نوترینوی سترون کاندیدی برای ماده تاریک!

لیک نوترینوی فرضی به اسم نوترینوی سترون (نوع چهارم نوترینو) که از طریق نیروی ضعیف برهمکنش نمی کند می تواند منبع اشعه ایکسی باشد که از خوشه های کهکشانی آمده است. این اشعه ایکس اخیرا از طریق آنالیز داده های یک خوشه کهکشانی آشکارسازی شده است. علاوه بر این مدلهای قبلی براساس نوترینوی سترون به عنوان شکلی از ماده تاریک قادر نبودند تا قیدهای ناشی از مشاهدات کیهانی را ارضا کنند. اکنون “کوارک آبازجیان” محققی از دانشگاه کالیفورنیا نشان می­دهد که یک نوترینوی سترون با جرم ۷ کیلو الکترون ولت می تواند کاندیدی برای ماده تاریک باشد که هم می تواند داده اشعه ایکس جدید را توضیح دهد و هم بعضی مسایل حل نشده در مورد شکل گیری ساختار کهکشانها را توضیح دهد.

کیهان شناسان از مدتها قبل نوترینوها را به عنوان ماده تاریک در نظر گرفته اند. اما به خاطر جرم خیلی کوچکشان (نوترینوهای الکترونی، میونی و تاویی) به قدری نسبیتی هستند که نمی توانند ساختارهای فرا چگال مورد نیاز برای نگهداشتن کهکشانی و خوشه های کهکشانی را شکل دهند. در مقابل نوترینوهای سترون که نتیجه نظریه های فرا مدل استاندارد ذرات هستند، جرم بیشتری دارد و می تواند به صورت طبیعی در بیگ بنگ عالم به واسطه مکانیزم آمیختگی نوترینو تولید شده باشد.

در واقع مسئله این بوده است که نوترینوهای سترون می بایست واپاشی کنند. نتیجه این واپاشی تولید سیگنالی از اشعه ایکس است که تاکنون مشاهده نشده است. چندی پیش در سال ۲۰۱۴ آنالیزی از داده یک خوشه کهکشانی گسیل اشعه ایکس را تأیید کرد که این با واپاشی یک نوترینو سترون ۷ کیلو الکترون ولتی سازگار است. این در حالی است که ماده تاریک با این جرم بیش از اندازه «گرم» است تا با داده های کهکشان تطبیق پیدا کند. با این حال این محقق نشان داد که نوترینوهای سترون می توانند یک توزیع تکانه غیرنسبیتی داشته باشند، اگر که این نوترینوها از طریق مکانیزم آمیختگی طعم نوترینوی تعمیم یافته (اثر MSW) تولید شوند. وقتی که آبازجیان نوترینوی سترون را به مدل کیهان شناسی اضافه کرد متوجه شد که این نوترینو می تواند هم تعداد کم کهکشانهای مارپیچی راه شیری و هم مقدار کم چگالی­­­های مرکز این کهکشانها را توضیح دهد.