Als vliegen die gevangen zitten in een zijden spinnenweb, zijn spookachtige deeltjes die bekend staan als neutrino's, verstrikt in een kosmisch web van sterrenstelsels.
Ze hebben bijna geen massa. Ze gaan als subatomaire verschijningen door andere materie, en hebben er nauwelijks interactie mee.
En toch hebben deze mysterieuze deeltjes de loop van het universum fundamenteel veranderd, onthult nieuw onderzoek.
Kijkend naar meer dan 1 miljoen sterrenstelsels, bepaalden wetenschappers hoe de zwaartekracht van neutrino's subtiel de locaties beïnvloedde waar sterrenstelsels voor het eerst samenvloeiden na de oerknal. De resultaten geven een glimp van wat wetenschappers denken dat het vroegste waarneembare moment na de oerknal is.
Het nieuwe resultaat "draagt bij aan onze overtuiging dat we echt begrijpen hoe het universum evolueerde vanaf ongeveer een seconde na de oerknal", zei co-auteur Dan Green, een kosmoloog aan de Universiteit van Californië in San Diego.
Van hot mess tot spookachtig web
Kort na de oerknal was het universum een soepele puinhoop van neutrino's, elektronen, neutronen, protonen en fotonen. Een seconde later waren neutrino's - de lichtste en minst interactie van de deeltjes - de eersten die zich van de rest van de materie losmaakten en met bijna de snelheid van het licht uitzoomden op de uitdijende ruimte van het heelal. Wetenschappers noemen deze verdeling van eerste neutrino's de kosmische neutrino-achtergrond.
We spoelen ongeveer 380.000 jaar vooruit en het universum koelde voldoende af dat protonen en elektronen in atomen stollen en het eerste licht van het universum vrijgaven - de kosmische microgolfachtergrond. De snelle uitwendige expansie van deeltjes vertraagde toen atomen, getrokken door de zwaartekracht, samenklonterden. In de loop van de tijd werden sterrenstelsels gezaaid op de grotere klompen met de hoogste dichtheid en vormden ze uiteindelijk het web van sterrenstelsels dat tegenwoordig overal in het universum zichtbaar is.
De kosmische microgolfachtergrond kan een glimp opvangen van de initiële verspreiding van materie in het vrij vroege heelal. Maar de protonen en elektronen waren niet de enige dingen die de structuur van het universum beïnvloedden - neutrino's speelden ook een rol.
Omdat de neutrino's voor het eerst de soep van deeltjes verlieten en sindsdien nauwelijks met iets hebben samengewerkt, kwamen ze op iets andere locaties terecht dan de klonten atomen. Dit, veronderstelden wetenschappers, had een licht maar zichtbaar effect op de structuur van het kosmische web. Door 1,2 miljoen sterrenstelsels te bestuderen, bevestigden de wetenschappers dat de zwaartekracht van neutrino's de structuur van het web enigszins veranderde. Hun resultaten werden op 25 februari gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics.
Eerder hadden wetenschappers alleen indirecte hints gezien van de effecten van neutrino's binnen de kosmische microgolfachtergrond. "Dit is het eerste bewijs uit de verspreiding van materie en sterrenstelsels", vertelde Green aan WordsSideKick.com
Terwijl de kosmische microgolfachtergrond een momentopname van het heelal geeft na een paar honderdduizend jaar, kan de kosmische neutrino-achtergrond de eerste duizend seconden of zo herscheppen, wat de eerste blik op het waarneembare heelal biedt.
Tegenwoordig blijven neutrino's wetenschappers ontlopen die ze bestuderen, omdat ze zo zwak interageren met atomen, donkere materie en zelfs andere neutrino's. De nieuwe resultaten, die de zwakke interactie tussen neutrino's en materie laten zien, kunnen wetenschappers ook helpen deze ongrijpbare deeltjes op kleinere schaal hier op aarde beter te begrijpen, vertelde Green aan WordsSideKick.com.
'Er is een nauw verband tussen de grootschalige en kleinschalige studies van neutrino's', zegt Bill Louis, een natuurkundige bij het Los Alamos National Laboratory die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. "Door grootschalige en kleinschalige studies te combineren, kunnen we meer begrijpen over zowel neutrino's als kosmologie."
De ontdekking kan misschien zelfs helpen bepalen of er een ander type neutrino is naast de drie die al bekend zijn, vertelde Louis aan WordsSideKick.com.
