Een signaal afkomstig uit het hart van de Melkweg klopt met het idee dat donkere materie uit steriele neutrino’s kan bestaan.

Natuurkundigen hebben inmiddels heel wat deeltjes bedacht die het donkere-materie-probleem zouden kunnen oplossen. Probleem is alleen dat voor geen van die deeltjes echt goed experimenteel bewijs bestaat. Maar een kandidaat is daarop mogelijk een uitzondering: het steriele neutrino.

Vorig jaar wisten twee onafhankelijke teams van wetenschappers al een signaal te meten dat mogelijk op het bestaan van dit deeltje wijst (zie ons artikel ‘De onzichtbare troubleshooter’ in KIJK 11/2014). Nu heeft een van beide teams, onder leiding van Alexey Boyarski (Universiteit Leiden), nieuwe waarnemingen gedaan die in dezelfde richting wijzen. Zou het dan toch…?

Niet helemaal onwaarneembaar

De deeltjes in kwestie, steriele neutrino’s, trekken zich nog minder aan van andere deeltjes dan ‘gewone’ neutrino’s – en die laten zich al nauwelijks vangen. De enige manier waarop steriele neutrino’s iets van zich laten merken, is via de zwaartekracht.

En dat betekent dat ze het donkere-materie-probleem zouden kunnen oplossen. Deze mysterieuze vorm van materie in ons heelal heeft namelijk volgens de meeste fysici de vorm van deeltjes die wel zwaartekracht op hun omgeving uitoefenen, maar zich voor de rest aan al onze waarnemingen tot nu toe weten te onttrekken.

Toch zijn steriele neutrino’s niet helemaal onwaarneembaar. Ze zouden, als je ze maar lang genoeg aan hun lot overlaat, kunnen uiteenvallen in gewone neutrino’s en röntgenstraling. En die röntgenstraling zouden we moeten kunnen zien, bijvoorbeeld met ruimtetelescopen zoals XMM-Newton (zie afbeelding).

Hart van de Melkweg

Eerder slaagden Alexey Boyarski en zijn team er al in röntgenstraling waar te nemen die zou kunnen wijzen op steriele neutrino’s, door te kijken naar het hart van het naburige sterrenstelsel Andromeda en naar een grote cluster van sterrenstelsels. Daarnaast zagen ze juist geen signaal als ze keken naar een leeg stuk hemel. Bovendien kwam ongeveer tegelijkertijd een Amerikaanse groep wetenschappers met vergelijkbare waarnemingen. Niet genoeg om te kunnen roepen: ‘We hebben het donkere-materie-mysterie opgelost!’, wel genoeg om geïntrigeerd te raken.

Nu hebben Boyarski en collega’s hun blik gericht op het hart van ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg. En dat gebied blijkt ook röntgenstraling uit te zenden, met een golflengte die behoorlijk dicht in de buurt ligt van de eerder gevonden signalen. Bovendien hebben de onderzoekers al hun gegevens tot nu toe gecombineerd. Dat levert samen een waarneming op waarvan de kans maar heel klein is dat het een toevallig piekje in de data betreft.

Wel zijn er de afgelopen tijd ook onderzoeken geweest die het signaal in kwestie juist niet konden vinden. Ook is niet uit te sluiten dat het signaal uit het hart van de Melkweg niet wordt veroorzaakt door donkere-materie-deeltjes, maar door het element kalium. Die verklaring is echter weer onwaarschijnlijk voor de andere plekken waar het signaal eerder is gezien.

Japanse ruimtetelescoop

Hoe dan ook zijn er meer waarnemingen nodig om de case van Boyarski en de zijnen verder te onderbouwen. Denk daarbij onder meer aan observaties van sterrenstelsels die vooral uit donkere materie bestaan. De Japanse ruimtetelescoop Astro-H, die als het goed is volgend jaar wordt gelanceerd, kan die gaan leveren.

Kortom, het donkere-materie-probleem is nog steeds allesbehalve opgelost. Maar de mogelijkheid dat steriele neutrino’s de ‘schuldigen’ zijn, is met bovenstaand onderzoek wel weer ietsje aannemelijker geworden.

Bronnen: Physical Review Letters, ArXiv.org, Universiteit Leiden

Beeld: ESA