Stejně jako mouchy uvězněné v hedvábné pavučině, i strašidelné částice známé jako neutrina jsou zapleteny do kosmické sítě galaxií.
Nemají téměř žádnou hmotnost. Prochází jako subatomická zjevení skrze jinou hmotu a stěží s ní interagují.
A přesto tyto záhadné částice zásadně změnily průběh vesmíru, ukazuje nový výzkum.
Při pohledu na více než 1 milion galaxií vědci určili, jak gravitace neutrinů jemně ovlivnila místa, kde se galaxie poprvé spojily po Velkém třesku. Výsledky poskytují pohled na to, co vědci považují za první pozorovatelný okamžik po Velkém třesku.
Nový výsledek „přispívá k síle našeho přesvědčení, že skutečně chápeme, jak se vesmír vyvíjel asi za sekundu po Velkém třesku,“ řekl spoluautor studie Dan Green, kosmolog na Kalifornské univerzitě v San Diegu.
Od horkých nepořádků po strašidelný web
Krátce po Velkém třesku byl vesmír dusivým nepořádkem neutrin, elektronů, neutronů, protonů a fotonů. Jednu vteřinu neutrona - nejlehčí a nejméně interagující částice - byli první, kdo se oddělil od zbytku hmoty, a oddálili se do rozšiřujícího se vesmíru téměř rychlostí světla. Vědci označují tuto distribuci prvních neutrin za kosmickým neutrinovým pozadím.
Rychle vpřed asi 380 000 let a vesmír se dostatečně ochladil, aby protony a elektrony ztuhly na atomy a uvolnily první světlo vesmíru - kosmické mikrovlnné pozadí. Rychlá expanze částic směrem ven se zpomalila, když se atomy, zatahované gravitací, začaly shlukovat. V průběhu času se galaxie nashromáždily na větších shlucích s nejvyšší hustotou a nakonec vytvořily síť galaxií viditelných dnes v celém vesmíru.
Kosmické mikrovlnné pozadí může poskytnout pohled na počáteční rozložení hmoty v poměrně ranném vesmíru. Protony a elektrony však nebyly jedinými věcmi ovlivňujícími strukturu vesmíru - roli hrály také neutrina.
Protože neutrina jako první opustila polévku s částicemi a od té doby s něčím těžko interagovala, likvidovaly se v mírně odlišných místech než shluky atomů. Vědci předpokládali, že to zanechalo mírný, ale viditelný účinek na strukturu kosmického webu. Studiem 1,2 milionu galaxií vědci potvrdili, že gravitace neutrinů mírně změnila strukturu webu. Jejich výsledky byly publikovány 25. února v časopise Nature Physics.
Dříve vědci viděli pouze nepřímé náznaky neutrinových účinků v kosmickém mikrovlnném pozadí. „Toto je první důkaz z distribuce hmoty a galaxií,“ řekl Green Live Live Science
Zatímco kosmické mikrovlnné pozadí poskytuje snímek vesmíru po několika stovkách tisíc let, kosmické neutrinové pozadí může znovu vytvořit prvních tisíc asi tak sekund, což nabízí nejbližší pohled na pozorovatelný vesmír.
Dnes neutrina stále unikají vědcům, kteří je studují, protože tak slabě reagují s atomy, tmavou hmotou a dokonce i jinými neutriny. Nové výsledky, které ukazují slabé interakce mezi neutriny a hmotou, mohou vědcům také pomoci lépe porozumět těmto nepolapitelným částicím na menších měřítcích zde na Zemi, řekl Green pro Live Science.
„Existuje úzká vazba mezi rozsáhlými a malými studiemi neutrin,“ řekl Bill Louis, fyzik z Los Alamos National Laboratory, který se do nového výzkumu nezúčastnil. „Kombinace rozsáhlých a malých studií nám pomůže lépe porozumět neutrinům i kosmologii.“
Objev může být dokonce schopen pomoci určit, zda existuje jiný typ neutrin kromě tří již známých, řekl Louis pro Live Science.
