Как мухи, запертые в шелковистой паутине, призрачные частицы, известные как нейтрино, запутаны в космической паутине галактик.
У них почти нет массы. Они проходят, как субатомные явления, через другое вещество, едва взаимодействуя с ним.
И тем не менее, эти таинственные частицы фундаментально изменили ход вселенной, показывают новые исследования.
Рассматривая более 1 миллиона галактик, ученые определили, как гравитация нейтрино незаметно влияет на места, где галактики впервые образовались после Большого взрыва. Результаты дают представление о том, что ученые считают самым ранним наблюдаемым моментом после Большого взрыва.
Новый результат «добавляет силы нашему убеждению в том, что мы действительно понимаем, как развивалась Вселенная примерно через секунду после Большого взрыва», - сказал соавтор исследования Дэн Грин, космолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
От горячего беспорядка к призрачной паутине
Вскоре после Большого взрыва Вселенная превратилась в кучу нейтрино, электронов, нейтронов, протонов и фотонов. В одну секунду нейтрино - самые легкие и наименее взаимодействующие частицы - были первыми, кто отделился от остальной части материи, и приблизился к расширяющемуся пространству вселенной почти со скоростью света. Ученые называют это распределение первых нейтрино фоном космических нейтрино.
Перенесемся вперед примерно на 380 000 лет, и Вселенная достаточно остыла, чтобы протоны и электроны застыли в атомах и выпустили первый свет Вселенной - космический микроволновый фон. Быстрое расширение частиц наружу замедлилось, когда атомы, притягиваемые силой тяжести, начали собираться вместе. С течением времени галактики высеваются на более крупные скопления с наивысшей плотностью, в конечном итоге образуя сеть галактик, видимых сегодня по всей вселенной.
Космический микроволновый фон может дать представление о первоначальном распределении вещества в довольно ранней Вселенной. Но протоны и электроны были не единственными вещами, влияющими на структуру вселенной - нейтрино также сыграли свою роль.
Поскольку нейтрино были первыми, кто покинул суп частиц и с тех пор почти не взаимодействовали с чем-либо, они оказались в немного разных местах, чем скопления атомов. Ученые предположили, что это оказало небольшое, но заметное влияние на структуру космической сети. Изучив 1,2 миллиона галактик, ученые подтвердили, что гравитация нейтрино немного изменила структуру сети. Их результаты были опубликованы 25 февраля в журнале Nature Physics.
Ранее ученые видели только косвенные намеки на эффекты нейтрино в пределах космического микроволнового фона. «Это первое доказательство распределения материи и галактик», - сказала Грин Live Science.
Хотя космический микроволновый фон дает снимок Вселенной через несколько сотен тысяч лет, космический нейтринный фон может воссоздать первую тысячу или около того секунд, предлагая самый ранний взгляд на наблюдаемую вселенную.
Сегодня нейтрино продолжают ускользать от ученых, которые их изучают, так как они так слабо взаимодействуют с атомами, темной материей и даже другими нейтрино. Новые результаты, которые демонстрируют слабое взаимодействие между нейтрино и веществом, могут также помочь ученым лучше понять эти неуловимые частицы в меньших масштабах здесь, на Земле, сказал Грин Live Science.
«Существует тесная связь между крупномасштабными и мелкомасштабными исследованиями нейтрино», - сказал Билл Луис, физик из Лос-Аламосской национальной лаборатории, который не участвовал в новом исследовании. «Объединение крупномасштабных и мелкомасштабных исследований поможет нам лучше понять как нейтрино, так и космологию».
Открытие может даже помочь определить, существует ли другой тип нейтрино в дополнение к трем уже известным, сказал Луи «Живой науке».
