محققان به کمک نوترینوی سترون به عنوان کاندیدی برای ماده تاریک می توانند برخی مسایل حل نشده مربوط به ساختارهای کهکشانی را توضیح دهند.

یک 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 Kevork Abazajian از دانشگاه کالیفورنیا نشان می­دهد که یک نوترینوی سترون با جرم 7 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 انفجار بزرگ 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 2014 آنالیزی از داده یک خوشه کهکشانی گسیل اشعه ایکس را تأیید کرد که این با واپاشی یک نوترینو سترون 7 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 Abazajian 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 Abazajian نوترینوی سترون را به مدل کیهان شناسی اضافه کرد متوجه شد که این نوترینو می تواند هم تعداد کم کهکشانهای ماهواره ای راه شیری و هم مقدار کم چگالی­­­های مرکز این کهکشانها را توضیح دهد.

منبع: physics.aps.org