Environ quatre-vingt-cinq pour cent de la matière dans le cosmos n'émet ni lumière ni aucun autre type de rayonnement connu pour autant que l'on sache, et est donc appelée matière noire. L'une de ses autres qualités notables est qu'il n'interagit avec d'autres matières que par gravité; il ne porte aucune charge électromagnétique, par exemple. La matière noire est aussi appelée « sombre » car elle est mystérieuse. Il n'est pas composé d'atomes ou de leurs constituants habituels (comme les électrons et les protons) ou de tout autre type de particule élémentaire connue.

Parce que la matière noire est de loin le composant dominant de la matière dans l'univers, sa distribution et sa gravité ont profondément influencé l'évolution des structures galactiques ainsi que la distribution du rayonnement de fond diffus cosmologique. En effet, l'accord remarquable entre les valeurs des paramètres cosmiques clés (comme le taux d'expansion de l'univers) dérivées indépendamment de deux structures cosmiques complètement différentes, galaxies et le fond des micro-ondes, prêter foi aux modèles de big bang qui exigent un rôle important pour la matière noire.

Les physiciens ont essayé d'imaginer de nouveaux types de particules compatibles avec les lois connues de l'univers pour expliquer la matière noire, mais jusqu'à présent, aucun n'a été confirmé. Une possibilité alléchante pour une nouvelle particule est le soi-disant « neutrino stérile ». Il existe actuellement trois types connus de neutrinos. Tous interagissent avec la matière via la gravité et via la force faible (la plus faible des quatre forces de la nature). On pensait à l'origine que tous n'avaient pas de masse, comme le photon, mais il y a environ vingt ans, les physiciens ont découvert qu'ils avaient de légères masses - environ un million de fois moins que la masse d'un électron, mais suffisamment pour poser un problème fatal au soi-disant modèle standard des particules de la physique. Une solution possible serait l'existence d'un neutrino plus massif, peut-être mille fois plus grand, surnommé le « neutrino stérile » car il n'interagirait pas via la force faible. Il n'a jamais été détecté.

Les astronomes ont réalisé que si la matière noire était composée de neutrinos stériles, puis, lorsque ces particules se désintègrent occasionnellement, elles peuvent émettre un photon de rayons X détectable. Il y a environ sept ans, Les astronomes en rayons X ont rapporté avoir trouvé un étrange, faible caractéristique d'émission spectrale de rayons X provenant d'amas de galaxies où la matière noire était répandue. Ils ont suggéré que cette caractéristique pourrait être la signature du neutrino stérile. Au cours des années suivantes, de nombreuses tentatives ont été faites pour confirmer la détection ou l'attribuer à des effets instrumentaux ou à d'autres effets non astronomiques, avec seulement des succès mitigés. Les astronomes du CFA Esra Bulbul et Francesca Civano et leurs collègues ont maintenant terminé une étude d'archives approfondie des données de l'observatoire Chandra X-Ray, à la recherche de cette caractéristique insaisissable. Ils ne l'ont pas trouvé, mais leur nouvelle analyse, compatible avec d'autres limites récemment publiées, limite plus fortement le caractère de désintégration possible du neutrino stérile putatif jusqu'à un facteur de deux sous certaines hypothèses, mais ne peut pas l'exclure entièrement.