Misterioase raze X cu energia in jur de 3.6 keV au fost descoperite de catre astronomii care studiaza constelatia Perseus cu ajutorul lui Chandra X-Ray Observatory. Aceste raze X ar putea sa fie generate in procesul de dezintegrare a neutrinilor sterili, care, la randul lor, ar putea reprezenta o parte din materia intunecata.

Studiind semnalele de raze X (fotoni cu energia de circa 1000 de ori mai mare ca cei ai luminii vizibile) care provin de la constelatia Perseus inregistrate de catre Chandra X-ray Observatory astronomii au descoperit un semnal misterios, pe care nu au reusit sa il identifice cu nimic din ceea ce este cunoscut pana la ora actuala. Semnalul are o energie de circa 3.6 keV (unde keV inseamna 1000 de eV – eV, electron-voltul, fiind unitatea de energie in lumea particulelor;reprezinta energia pe care o castiga un electron cand strabate, in vid,  o diferenta de potential de 1 Volt).

Acest semnal a fost identificat ulterior si in datele de la XMM-Newton in analiza datelor provenind de la studiul a 73 de galaxii. Deci este un semnal real!

Ce anume ar putea sa fie, care este procesul care da nastere acestor raze X?

Astronomii au incercat sa il identifice pornind de la toate semnalele cunoscute – insa la acea energie nu exista semnale usor de identificat, provenind de la fenomenele cunoscute.

A luat astfel nastere ipoteza potrivit careia semnalele X descoperite ar fi putut lua nastere in urma dezintegrarii asa-numitilor neutrini sterili in neutrini normali. In acest proces pe langa neutrinul normal s-ar genera si un foton cu o energie de cativa keV – deci tocmai in regiunea energetica a fotonilor descoperiti de Chandra.

Neutrinii sterili sunt particule inca nedescoperite pana la ora actuala; nu este inca sigur ca exista. Au fost introdusi in fizica din punct de vedere teoretic pentru a explica anumite fenomene, cum ar fi oscilatia neutrinilor normali (cei pe care ii cunoastem).

Neutrinii sterili avand masa ar putea reprezenta parte din materia intunecata. Reamintim ca materia intunecata este o forma de materie care exercita atractie gravitationala, dar inca nu stim din ce ar fi alcatuita. Vedem efectele materiei intunecate asupra stelelor si galaxiilor (asa a si fost descoperita) insa la ora actuala compozitia acestui gen de materie ramane unul dintre misterele fizicii moderne. Se crede ca materia intunecata este de circa 5 ori mai abundenta in Univers decat materia normala, cea pe care o cunoastem si o studiem in laboratoare. Ar putea sa fie alcatuita din noi particule, printre care si neutrinii sterili. Daca intr-adevara semnalele descoperite de Chandra si XMM-Newton sunt generate de dezintegrarea neutrinilor sterili acest proces ne-ar ajuta sa intelegem mai bine pe de o parte fizica neutrinilor, pe de alta, materia intunecata.

Semnalul descoperit de Chandra nu este sufucient de intens si de „curat” pentru a putea fi siguri de interpretarea acestuia. Astronomii la ora actuaa incearca sa vada daca nu exista totusi explicatii alternative – de fenomene fizice cunoscute care ar putea genera in spatiul imens al unei constelatii raze X cu energia in jur de 3-4 keV.

Intre timp se pregateste lansarea unei noi misiuni japoneze: Astro-H. Aceasta va incepe sa efectueze masuratori de mare precizie cu instrumente de mare rezolutie in 2015.

Daca Astro-X va confirma prezenta acestui semnal si intre timo nu se va gasi o explicatie mai simpla pentru prezenta misterioaselor raze X, atunci ipoteza existentei neutrinilor sterili va fi mai convingatoare. La ora actuala pare mai degraba o ipoteza indrazneata, fara dovezi cu adevarat convingatoare.

Materia intunecata ramane un mare mister: vanatoarea eventualelor particule care ar putea sa o compuna merge inainte, atat in laboratoarele subterane cat si la LHC, marele accelerator de la Geneva, care este gata sa isi reinceapa activitatea in 2015, dupa o perioada de perfectionare a acceleratorului care ii va permite sa ajunga la energii si mai mari si cu un numar record de evenimente generate.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro