Al igual que las moscas atrapadas en una telaraña de seda, las partículas fantasmales conocidas como neutrinos se enredan en una red cósmica de galaxias.

Casi no tienen masa. Pasan como apariciones subatómicas a través de otra materia, apenas interactuando con ella.

Y aún así, estas misteriosas partículas han alterado fundamentalmente el curso del universo, según revela una nueva investigación.

Al observar más de 1 millón de galaxias, los científicos determinaron cómo la gravedad de los neutrinos afectaba sutilmente los lugares donde las galaxias se unieron por primera vez después del Big Bang. Los resultados proporcionan una visión de lo que los científicos creen que es el primer momento observable después del Big Bang.

Dan Green, cosmólogo de la University of California en San Diego, dijo en un comunicado:

“El nuevo resultado se suma a la fuerza de nuestra convicción de que realmente entendemos cómo evolucionó el universo a partir de un segundo después del Big Bang”.

Desde el desastre hasta la red fantasmal

Poco después del Big Bang, el universo estaba lleno de neutrinos, electrones, neutrones, protones y fotones. Un segundo después, los neutrinos, la más ligera y la que menos interactúa con las partículas, fueron los primeros en separarse del resto de la materia y se acercaron al espacio en expansión del universo a casi la velocidad de la luz. Los científicos llaman a esta distribución de los primeros neutrinos el «fondo de los neutrinos cósmicos».

Avancemos unos 380.000 años y el universo se enfrió lo suficiente como para que los protones y los electrones se congelaran en átomos y liberaran la primera luz del universo: el «fondo cósmico de microondas». La rápida expansión hacia el exterior de las partículas disminuyó a medida que los átomos, tirados por la gravedad, comenzaron a agruparse. A lo largo del tiempo, las galaxias aparecieron en los grupos más grandes y de mayor densidad, formando finalmente la red de galaxias visibles en todo el universo hoy.

Recreación artística de cómo nos llega un neutrino por medio de los rayos cósmicos
Recreación artística de cómo nos llega un neutrino por medio de los rayos cósmicos.

El fondo cósmico de microondas puede proporcionar una visión de la distribución inicial de la materia en el universo bastante temprano. Pero los protones y los electrones no eran las únicas cosas que afectaban a la estructura del universo; los neutrinos también desempeñaban un papel.

Debido a que los neutrinos fueron los primeros en abandonar la sopa de partículas y apenas han interactuado con nada desde entonces, terminaron en lugares ligeramente diferentes a los grupos de átomos. Esto, según la hipótesis de los científicos, dejó un efecto leve pero visible en la estructura de la red cósmica. Al estudiar 1.2 millones de galaxias, los científicos confirmaron que la gravedad de los neutrinos alteraba ligeramente la estructura de la red. Sus resultados fueron publicados el 25 de febrero en la revista Nature Physics.

Anteriormente, los científicos solo habían visto indicios indirectos de los efectos de los neutrinos en el fondo cósmico de microondas.

Green dijo:

“Esta es la primera evidencia de la distribución de materia y galaxias”.

Mientras que el fondo cósmico de microondas proporciona una instantánea del universo después de unos pocos cientos de miles de años, el fondo cósmico de neutrinos puede recrear los primeros mil o más segundos, ofreciendo el primer vistazo al universo observable.

Hoy en día, los neutrinos continúan eludiendo a los científicos que los estudian, ya que interactúan tan débilmente con los átomos, la materia oscura e incluso con otros neutrinos. Los nuevos resultados, que muestran la débil interacción entre los neutrinos y la materia, también pueden ayudar a los científicos a comprender mejor estas partículas esquivas en escalas más pequeñas aquí en la Tierra, dijo Green.

“Hay un vínculo estrecho entre los estudios a gran escala y en pequeña escala de los neutrinos”, dijo Bill Louis, físico del Laboratorio Nacional de Los Álamos que no participó en la nueva investigación. “La combinación de estudios a gran escala y a pequeña escala nos ayudará a comprender más sobre los neutrinos y la cosmología”.

El descubrimiento podría incluso ayudar a determinar si existe otro tipo de neutrino además de los tres ya conocidos.

El estudio científico ha sido publicado en la revista Nature Physics.

Imagen de portada: Una visualización del Proyecto Evolution and Assembly of Galaxies and their Environments (EAGLE), una simulación que modela 7 mil millones de partículas para describir cómo se forman y evolucionan las galaxias. Un nuevo estudio encontró que los neutrinos pueden haber alterado sutilmente la estructura de la red cósmica de galaxias. Crédito: Proyecto EAGLE

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