Noch ist unklar, wann und wie sich die ersten Sterne gebildet haben. Viele Forscher vermuten, dass das rund 400 Millionen Jahre nach dem Urknall geschah (siehe Beitrag „Wie entstanden die ersten Sterne?” in der Titelgeschichte dieses Heftes). Falls sie aber bereits 20 bis 100 Millionen Jahre nach dem Urknall aufflammten, wofür andere Daten und Argumente sprechen, sind sie wohl nicht aus dem Gravitationskollaps der gewöhnlichen Materie allein entstanden – die Uratome waren dazu viel zu gleichmäßig verteilt. Eine Verdichtung hätte viel länger gedauert, wie sich aus der Homogenität der Kosmischen Hintergrundstrahlung schließen lässt. Die ominöse Dunkle Materie könnte aber als gravitativer Kondensationskeim gewirkt haben. Da sie nicht elektromagnetisch wechselwirkt, hinterlässt sie keinen Abdruck in der Kosmischen Hintergrundstrahlung. Weil es aber wesentlich mehr Dunkle als gewöhnliche Materie zu geben scheint, hätten lokale Konzentrationen der Dunklen Materie die Verdichtungen der gewöhnlichen Materie beschleunigt und somit die Sternbildung augelöst.
Ein plausibler Kandidat für die Dunkle Materie sind sterile Neutrinos, die mit dem Urknall entstanden sein könnten. Ihre Existenz ist bislang nicht nachgewiesen. Wenn es sie gibt, sind sie – im Gegensatz zu den bekannten drei Neutrinosorten – „ rechtshändig” (ihr Drehimpuls ist umgekehrt), und sie unterliegen der Schwachen Kernkraft nicht direkt, sondern nur über ihre Vermischung mit den gewöhnlichen Neutrinos. Falls die sterilen Neutrinos Massen von wenigen Kiloelektronenvolt (ein Millionstel der Masse eines Wasserstoff-Atoms) haben, würde ihre Zahl ausreichen, die Entstehung von molekularem Wasserstoff zu beschleunigen – und somit die Sternbildung. Dafür haben Peter Biermann vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie und Alexander Kusenko von der University of California in Los Angeles im März in den „Physical Review Letters” argumentiert.
Die Existenz steriler Neutrinos könnte auch erklären, warum es viel mehr Materie als Antimaterie gibt. Und sie könnte die hohen Eigengeschwindigkeiten von Pulsaren verständlich machen. Diese rotierenden Neutronensterne flitzen teils schneller als 1000 Kilometer pro Sekunde durchs All. Möglicherweise erhielten sie ihren Schub durch sterile Neutrinos – vorausgesetzt, diese entstehen bei Sternexplosionen, die Neutronensterne als kompakte Sternleichen hinterlassen.
Ein Beispiel ist der Kopf des Gitarrennebels im Sternbild Cepheus, über 6000 Lichtjahre entfernt, den das Hubble-Weltraumteleskop 1994 und 2001 aufgenommen hat. In der Spitze des Nebels steckt ein Neutronenstern, der durchs All schießt und einen Schweif aus interstellarem Gas hinter sich herzieht. Möglicherweise haben sterile Neutrinos den Neutronenstern so stark beschleunigt.
