Som fluer fanget i en silkespindelvev, blir spøkelsesaktige partikler kjent som nøytrinoer viklet inn i en kosmisk bane av galakser.
De har nesten ingen masse. De passerer som subatomære tilsynekomster gjennom annen materie, og samhandler knapt med den.
Og likevel har disse mystiske partiklene grunnleggende endret universets forløp, avslører ny forskning.
Når vi ser på mer enn 1 million galakser, bestemte forskere hvordan nøytrinoenes tyngdekraft subtilt påvirket stedene der galakser først ble sammenkalt etter Big Bang. Resultatene gir et glimt av hva forskere mener er det tidligste observerbare øyeblikket etter Big Bang.
Det nye resultatet "øker styrken i vår overbevisning om at vi virkelig forstår hvordan universet utviklet seg fra omtrent et sekund etter Big Bang og fremover," sa studieforfatter Dan Green, en kosmolog ved University of California San Diego.
Fra varmt rot til spøkelsesaktig nett
Kort etter Big Bang var universet et surt rot av nøytrinoer, elektroner, nøytroner, protoner og fotoner. Ett sekund inn var nøytrinoer - den letteste og minst samvirkende av partiklene - de første som skilte seg fra resten av saken, og zoomet ut i universets ekspanderende rom med nesten lysets hastighet. Forskere kaller denne fordelingen av første nøytrinoer den kosmiske nøytrinobakgrunnen.
Spol fremover rundt 380 000 år, og universet avkjølte seg nok til at protoner og elektroner samlet seg inn i atomer og frigjorde universets første lys - den kosmiske mikrobølgebakgrunnen. Den raske utvidelsen av partiklene raskt utover mens atomene, trukket av tyngdekraften, begynte å klumpe seg sammen. Overtid, galakser frøet ved de større klumpene med høyeste tetthet, og danner etter hvert banen til galakser synlige over hele universet i dag.
Den kosmiske mikrobølgebakgrunnen kan gi et glimt av den innledende fordelingen av materien i det ganske tidlige universet. Men protonene og elektronene var ikke de eneste tingene som påvirket universets struktur - nøytrinoer spilte også en rolle.
Fordi nøytrinoene først forlot partikelsuppen og knapt har interaksert med noe siden, avviklet de på litt andre steder enn atomer. Dette antydet forskere, etterlot en svak, men synlig effekt på strukturen til det kosmiske nettet. Ved å studere 1,2 millioner galakser bekreftet forskerne at nøytrinoenes tyngdekraft forandret strukturen på nettet litt. Resultatene ble publisert 25. februar i tidsskriftet Nature Physics.
Tidligere hadde forskere bare sett indirekte hint av nøytrinoenes effekter innenfor den kosmiske mikrobølgebakgrunnen. "Dette er det første beviset fra fordelingen av materie og galakser," sa Green til Live Science
Mens den kosmiske mikrobølgebakgrunnen gir et øyeblikksbilde av universet etter noen hundre tusen år, kan den kosmiske nøytrino-bakgrunnen gjenopprette de første tusen sekundene, og tilby det tidligste blikket på det observerbare universet.
I dag fortsetter nøytrinoer å forskyde forskere som studerer dem, ettersom de interagerer så svakt med atomer, mørk materie og til og med andre nøytrinoer. De nye resultatene, som viser det svake samspillet mellom nøytrinoer og materie, kan også hjelpe forskere å bedre forstå disse unnvikende partiklene på mindre skalaer her på jorden, sa Green til Live Science.
"Det er en tett kobling mellom storskala og småskala studier av nøytrinoer," sa Bill Louis, fysiker ved Los Alamos National Laboratory som ikke var involvert i den nye forskningen. "Å kombinere storskala og småskala studier vil hjelpe oss å forstå mer om både nøytrinoer og kosmologi."
Oppdagelsen kan til og med være i stand til å avgjøre om det er en annen type nøytrino i tillegg til de tre som allerede er kjent, fortalte Louis til Live Science.
