steriele neutrino's, donkere materie en de eerste sterren

Op theoretisch vlak wordt er heel wat gefilosofeerd over hoe de wereld in elkaar zit. Van de week had ik het over de WIMP-resultaten die lieten zien dat zo'n 400 miljoen jaar na de Big Bang sterren voor het eerst het hen omringende gas ioniseerden en daarmee de zogenaamde reïnionisatiefase van het heelal inluidden. Kort daarna kwamen twee astronomen met een verklaring voor het ontstaan van de allereerste generatie sterren: hiervoor zou de donkere materie namelijk verantwoordelijk zijn. Tussen 20 en 100 miljoen jaar na de Big Bang zouden deze sterren ten tonele verschijnen. Daarna zou tussen 150 en 400 miljoen jaar de reïonisatie plaatsvinden. Maar hoe zijn dan die eerste sterren precies ontstaan? Daarvoor hebben Peter Biermann van het "Max Planck Institute for Radio Astronomy" in Bonn en Alexander Kusenko van de Universiteit van California, Los Angeles, de theorie bedacht dat donkere materie moet bestaan uit zogenaamde steriele neutrino's. Als die neutrino's vervallen zouden ze volgens de berekeningen van Biermann en Kusenko de vorming van moleculaire waterstof versnellen en dat zou het ontstaan van de eerste generatie sterren hebben veroorzaakt.
De vraag die rijst is uiteraard wat steriele neutrino's nou weer in vredesnaam zijn. Volgens de heren geleerden (soms ook dames, neem mij niet kwalijk) zijn de reguliere neutrinos allemaal linkshandig, zoals ze het noemen en reageren ze heel soms met andere deeltjes via de zwakke wisselwerking. Steriele neutrino's zijn rechtshandig en reageren geheel niet op andere soorten deeltjes, behalve dan op de gewone neutrino's. Voor een wetenschappelijke 'introductie' van steriele neutrino's zou ik zeggen, lees dit artikel van ene Volkas maar even (suc6 er mee, haha..). Via experimenten weet men dat gewone neutrino's een klein beetje massa hebben. Steriele neutrino's kunnen ook massa hebben. Hoeveel ze hebben is alleen niet bekend. Als ze een massa zouden hebben van slechts een paar kilo-electronvolt dan zou dat al voldoende zijn om de hoeveelheid verborgen (donkere) materie in het heelal te verklaren. Er zijn astronomische aanwijzingen dat steriele neutrino's de donkere materie zouden vormen. WIMP liet vorige week als resultaat zien dat 22% van het heelal bestaat uit donkere materie.
De theorie van Biermann en Kusenko verklaard overigens ook een paar andere tot nu toe onopgeloste raadsels:

• Waarom pulsars zo snel ronddraaien (zie figuur hierboven, de gitaarnevel die veroorzaakt is door een zeer snel ronddraaiende pulsar)
• de afwezigheid van antimaterie in het heelal

De preciese details van de argumenten van beide heren om deze kosmische raadsels met behulp van die steriele neutrino's op te lossen laat ik maar even rusten, maar voor iedereen die het nog eens op zijn/haar gemakje na wil lezen verwijs ik naar de bron van al deze wijsheid: het Max Planck Instituut.