Som fluer, der er fanget i en silkespindelbane, er spøgelsespartikler kendt som neutrinoer viklet ind i en kosmisk bane af galakser.
De har næsten ingen masse. De passerer som subatomære tilsyneladende gennem anden sag, knap interagerer med det.
Og alligevel har disse mystiske partikler fundamentalt ændret forløbet af universet, afslører ny forskning.
Ser vi på mere end 1 million galakser, bestemte videnskabsmænd, hvordan neutrinos tyngdekraft subtielt påvirkede de steder, hvor galakser først sammenkolderede efter Big Bang. Resultaterne giver et glimt af hvad forskere mener er det tidligste observerbare øjeblik efter Big Bang.
Det nye resultat "øger styrken i vores overbevisning om, at vi virkelig forstår, hvordan universet udviklede sig fra cirka et sekund efter Big Bang og fremover," sagde studieforfatter Dan Green, en kosmolog ved University of California San Diego.
Fra hot rod til spøgelsesnettet
Kort efter Big Bang var universet et surt rod af neutrinoer, elektroner, neutroner, protoner og fotoner. Et sekund ind var neutrinoer - den letteste og mindst interagerende af partiklerne - de første til at adskille sig fra resten af sagen og zoomede ud i universets ekspanderende rum med næsten lysets hastighed. Forskere kalder denne distribution af første neutrinoer den kosmiske neutrino-baggrund.
Spol hurtigt frem omkring 380.000 år, og universet afkølet nok, at protoner og elektroner gik sammen i atomer og frigav universets første lys - den kosmiske mikrobølgebakgrund. Den hurtige udvidelse af partikler bremsedes, da atomer, trukket af tyngdekraften, begyndte at klumpe sig sammen. Overtid, galakser podet ved de større klumper med højeste tæthed, og til sidst danner galaksernes bane synlige i hele universet i dag.
Den kosmiske mikrobølgebakgrund kan give et glimt af den indledende fordeling af stof i det ret tidlige univers. Men protonerne og elektronerne var ikke de eneste ting, der påvirkede universets struktur - neutrinoer spillede også en rolle.
Fordi neutrinoerne først forlod partikelsuppen og næppe har interageret med noget siden, afviklede de på lidt andre steder end atomer. Dette antagede videnskabsfolk en lille, men synlig effekt på strukturen af den kosmiske bane. Ved at studere 1,2 millioner galakser bekræftede forskerne, at neutrinos tyngdekraft lidt ændrede strukturen på nettet. Deres resultater blev offentliggjort 25. februar i tidsskriftet Nature Physics.
Tidligere havde videnskabsmænd kun set indirekte antydninger til neutrinoernes effekter inden for den kosmiske mikrobølgebakgrund. "Dette er det første bevis fra distributionen af stof og galakser," fortalte Green til Live Science
Mens den kosmiske mikrobølgebakgrund giver et øjebliksbillede af universet efter et par hundrede tusind år, kan den kosmiske neutrino-baggrund oprette de første tusinde sekunder igen og tilbyde det tidligste blik på det observerbare univers.
I dag fortsætter neutrinoer forskere, der studerer dem, da de interagerer så svagt med atomer, mørkt stof og endda andre neutrinoer. De nye resultater, der viser den svage interaktion mellem neutrinoer og stof, kan også hjælpe forskere med bedre at forstå disse undvigende partikler på mindre skalaer her på Jorden, fortalte Green til Live Science.
"Der er en tæt forbindelse mellem store og små undersøgelser af neutrinoer," sagde Bill Louis, en fysiker ved Los Alamos National Laboratory, som ikke var involveret i den nye forskning. "Kombination af store og små studier skal hjælpe os med at forstå mere om både neutrinoer og kosmologi."
Opdagelsen kan muligvis endda hjælpe med at bestemme, om der er en anden type neutrino ud over de tre, der allerede er kendt, fortalte Louis til Live Science.
