380.000 jaar na de oerknal koelde het heelal af van een hete plasmasoep, tot een temperatuur waar protonen en elektronen zich konden combineren om atomen te vormen. De neutrale waterstofatomen werden opnieuw uit elkaar gescheurd door een mechanisme dat het hele universum zou reioniseren, een proces dat uiteindelijk een miljard jaar na de oerknal eindigde.
Er wordt aangenomen dat de eerste sterren die zich voor het reionisatie-tijdperk vormden, waarschijnlijk een aantal felle ultraviolette straling uitzonden, waardoor het neutrale waterstof werd geïoniseerd, maar er is een nieuwe (controversiële) theorie naar voren gebracht. Heeft donkere materie een rol gespeeld bij de reionisatie van het universum?
Aangezien 85% van het heelal is samengesteld uit een soort materie waarover we nog geen volledige verantwoording hebben afgelegd, lijkt het logisch dat wetenschappers de mogelijkheid onderzoeken dat donkere materie kort na de oerknal een rol zou spelen. Hoewel wetenschappers er redelijk zeker van zijn dat de reionisatieperiode werd aangedreven door de emissies van de allereerste sterren, zijn er enkele waarnemingsfactoren die kunnen suggereren dat vernietiging van donkere materie mogelijk een rol heeft gespeeld in de evolutie van het heelal.
Dit is in ieder geval volgens Dan Hooper en Alexander Belikov van Fermilab in Batavia, Illinois. In hun recent gepubliceerde theorie onderzoeken de onderzoekers de fysica achter vernietiging van donkere materie als het mechanisme dat het reionisatie-tijdperk aandreef.
In het werk van Hooper en Belikov richten ze zich op donkere materie waarvan wordt verondersteld dat ze onder de zwaartekracht zijn samengeklonterd terwijl het heelal afkoelde tijdens het neutrale waterstoftijdperk (bekend als de 'donkere middeleeuwen') - het universum zou ondoorzichtig zijn geweest door gebrek aan sterren en gebrek aan elektromagnetische straling). Wanneer de donkere materie gedurende deze tijd samenklonterde, wordt voorspeld dat deze vernietigt. Bij vernietiging van donkere materie wordt voorspeld dat hoogenergetische gammastraling wordt gegenereerd. Waar gammastraling plaatsvindt, zal ionisatie van materie zeker volgen.
“Een enkele gammastraal kan 1000 waterstofatomen reioniseren', Zegt Hooper. 'Het mechanisme had het universum gemakkelijk kunnen reioniseren.”
Door hun redenering zou een veel krachtiger ionisatiemechanisme het universum kunnen overspoelen in plaats van emissies van sterren die zich mogelijk aan het begin van het reionisatie-tijdperk hebben gevormd. Sommige wetenschappers staan echter sceptisch tegenover dit idee.
“We hebben nog geen bewijs dat donkere materie ooit is vernietigd", Zegt Charles Bennett, hoofdonderzoeker van NASA's WMAP-satelliet, die het reionisatie-tijdperk heeft bestudeerd. 'Ik zeg niet dat het verkeerd is, maar het klinkt me iets te gek om het gretig te accepteren. ' Bennett ziet het argument van donkere materie als een mysterie (reionisatie) dat wordt verklaard door een ander mysterie (vernietigt donkere materie zelfs?).
Voorlopig blijft het idee dat donkere materie mogelijk het onderliggende mechanisme was dat ons universum ioniseert, zeer theoretisch. Maar Hooper staat te popelen om de gegevens van ESA's aanstaande Planck-missie te bestuderen, aangezien dit observatorium in staat zal zijn om te bestuderen hoe reionisatie in de tijd verliep. 'De maatsoort van reionisatie van donkere materie zal anders zijn dan die van sterren', Zegt Hooper.
Bron: New Scientist
