Røntgenstråling fra mørkt stof

Omkring 85 procent af stoffet i kosmos udsender hverken lys eller nogen anden kendt form for stråling, så vidt det vides, og derfor kaldes mørkt stof. En af dens andre bemærkelsesværdige egenskaber er, at den kun interagerer med andet stof via tyngdekraften; den bærer ingen elektromagnetisk ladning, for eksempel. Mørkt stof kaldes også "mørk", fordi det er mystisk. Det er ikke sammensat af atomer eller deres sædvanlige bestanddele (som elektroner og protoner) eller af nogen anden form for kendt elementær partikel.

Fordi mørkt stof er langt den dominerende komponent af stof i universet, dens fordeling og tyngdekraft har dybt påvirket udviklingen af ​​galaktiske strukturer såvel som fordelingen af ​​den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling. Ja, den bemærkelsesværdige overensstemmelse mellem værdierne af vigtige kosmiske parametre (som universets ekspansionshastighed) afledt uafhængigt af to helt forskellige kosmiske strukturer, galakser og mikrobølgebaggrunden, give tiltro til big bang-modeller, der kræver en vigtig rolle for mørkt stof.

Fysikere har forsøgt at forestille sig nye slags partikler i overensstemmelse med universets kendte love for at forklare mørkt stof, men indtil videre er ingen blevet bekræftet. En fristende mulighed for en ny partikel er den såkaldte "sterile neutrino." Der er i øjeblikket tre kendte typer neutrinoer. Alle af dem interagerer med stoffet via tyngdekraften og via den svage kraft (den svageste af de fire naturkræfter). Alle blev oprindeligt antaget at have ingen masse, ligesom fotonen, men for omkring tyve år siden opdagede fysikere, at de faktisk har små masser - omkring en million gange mindre end en elektrons masse, men stadig nok til at udgøre et fatalt problem for fysikkens såkaldte standardmodel af partikler. En mulig løsning ville være eksistensen af ​​en mere massiv neutrino, måske tusind gange større, døbt den "sterile neutrino", fordi den ikke ville interagere via den svage kraft. Det er aldrig blevet opdaget.

Astronomer indså, at hvis mørkt stof var sammensat af sterile neutrinoer, så når disse partikler lejlighedsvis henfaldt, kunne de udsende en detekterbar røntgenfoton. For omkring syv år siden, Røntgenastronomer rapporterede at finde en mærkelig, svagt røntgenspektralemissionstræk, der kommer fra galaksehobe, hvor mørkt stof var fremherskende. De foreslog, at denne funktion kunne være signaturen på den sterile neutrino. I de efterfølgende år har der været mange forsøg på at bekræfte påvisningen eller at tilskrive den instrumentelle eller andre ikke-astronomiske effekter, med kun blandede succeser. CfA-astronomerne Esra Bulbul og Francesca Civano og deres kolleger har nu afsluttet en omfattende arkivundersøgelse af Chandra X-Ray Observatory data, søger efter denne undvigende funktion. De fandt det ikke, men deres nye analyse, i overensstemmelse med andre nyligt offentliggjorte grænser, begrænser den mulige forfaldskarakter af den formodede sterile neutrino mere kraftigt med så meget som en faktor to under nogle antagelser, men kan ikke udelukke det helt.