Een aantal jaar geleden beweerden onderzoekers een piekje te hebben gezien in röntgenstraling uit de ruimte. Een piekje dat afkomstig zou kunnen zijn van deeltjes die het donkere-materie-probleem kunnen oplossen. Een ander team zegt nu echter deze verklaring van tafel te hebben geveegd.

Het mag inmiddels een bekend verhaal heten: het overgrote deel van het heelal lijkt te bestaan uit donkere materie, een vorm van materie die we niet kunnen zien, maar die met zijn zwaartekracht wel invloed uitoefent op zijn omgeving. Uit wat voor soort deeltjes die materie bestaat, is echter nog een raadsel. Eén mogelijkheid is dat het steriele neutrino’s zijn. Dat wil zeggen: neutrino’s die nóg minder interactie hebben met andere deeltjes dan gewone neutrino’s.

Zo’n steriel neutrino, zo wordt gedacht, zou na verloop van tijd vervallen tot twee röntgenfotonen. Dus als het heelal is vergeven van de steriele neutrino’s, zou er een overschot van zulke röntgenfotonen te zien moeten zijn. In 2014 dachten onderzoekers, waaronder natuurkundige Alexey Boyarsky van de Universiteit Leiden, inderdaad zulke fotonen te zien als ze keken naar clusters van sterrenstelsels. Die fotonen zouden een energie hebben van 3,5 kilo-elektronvolt (keV).

Op zoek naar de hoplossing
LEES OOK
Op zoek naar de hoplossing

Nu hebben de Amerikaanse wetenschappers Chris Dessert, Nicholas Rodd en Benjamin Safdi echter gezocht naar dezelfde röntgenfotonen – maar dan door te kijken naar ogenschijnlijk lege stukken hemel, waar zich wel donkere materie zou moeten bevinden. En in die gebieden is geen piek te zien bij 3,5 keV, stellen ze in het wetenschappelijk tijdschrift Science. Daarmee is volgens hen bewezen dat donkere materie in de vorm van steriele neutrino’s niet verantwoordelijk kan zijn voor de piek die Boyarsky en anderen in 2014 waarnamen.

Halo van donkere materie uit steriele neutrino's
Illustratie van de Melkweg, van de zijkant gezien, met in kleur de bolvormige halo van donkere materie die zich daaromheen zou bevinden. Als donkere materie bestaat uit steriele neutrino’s die röntgenstraling uitzenden als ze vervallen, zou je als je wegkijkt van het vlak van de Melkweg die röntgenstraling moeten kunnen zien. Illustratie: Z. Rostomian & N. Rodd/Berkeley Lab, C. Dessert & B. Safdi/University of Michigan, Fermi Large Area Telescope

Dezelfde meetgegevens

De onderzoekers geven zelf al aan dat hun resultaat niet betekent dat donkere materie niet uit steriele neutrino’s bestaat. Maar er is nu geen experimenteel bewijsmateriaal meer voor, zegt Safdi in een persbericht.

Boyarsky is echter allesbehalve overtuigd. ‘Ik denk dat het artikel van deze wetenschappers niet klopt’, laat hij weten. Hij merkt op dat zijn team in precies dezelfde meetgegevens, afkomstig van de Europese ruimtetelescoop Newton-XMM, eerder wél een piek zag bij 3,5 KeV.

Storende straling

Waarom de Amerikanen die piek dan niet zagen? Volgens Boyarski zit hem dat in hoe je omgaat met alle ándere röntgenstraling die zo’n ruimtetelescoop opvangt. Om een piek te kunnen zien als die bij 3,5 keV, moet je die andere straling eerst goed in kaart brengen. Alleen dan kun je deze storende straling ‘aftrekken’ van je meetgegevens, zodat je pieken zoals die bij 3,5 keV overhoudt.

Maar waar Boyarski en collega’s met dat doel röntgenstraling bekeken in een relatief breed scala van energieën (van 2 tot 6 keV), hebben de Amerikanen alleen het stukje direct rond 3,5 keV bestudeerd. Volgens Boyarski wisten ze daardoor minder goed welke ‘storende’ röntgenstraling ze moesten weglaten om te kunnen zien of er dan al dan niet een piek overbleef.

‘Ik denk dat het steriele neutrino nog steeds een hele goede donkere-materie-kandidaat is’, stelt Boyarski dan ook. ‘We moeten ernaar blijven zoeken.’

De deeltjessafari
LEESTIP: meer over het steriele neutrino en andere voorspelde, maar niet ontdekte deeltjes lees je in De deeltjessafari. Te bestellen in onze webshop.