Τα μικροσκοπικά αρχαία νετρίνα μπορεί να διαμόρφωσαν τα μοτίβα των γαλαξιών

Οι γαλαξίες στο σύμπαν τείνουν να συσσωρεύονται σε δακτυλίους (όπως στο σχήμα) και οι επιστήμονες βρήκαν ότι τα νετρίνα αλλάζουν τον τρόπο κατανομής της ύλης σε κύκλους, αφού μέτρησαν την ακτίνα των σφαιρών στις οποίες τείνουν να συγκεντρώνονται οι γαλαξίες.

Τα μικροσκοπικά σωματίδια που γεννήθηκαν στο πρώτο δευτερόλεπτο μετά το Big Bang μπορούν να αποτύπωσαν την
επίδραση τους στα μοτίβα των γαλαξιών που έχουν συσσωρευτεί στον ουρανό.  Ένα Αμερικανικό πρόγραμμα για τη χαρτογράφηση του ουρανού μέτρησε με πρωτοφανή ακρίβεια τις αποστάσεις που χωρίζουν ένα εκατομμύριο γαλαξίες, και κατέληξε σε μια «στάνταρτ σχήμα» για τη χαρτογράφηση του Σύμπαντος σε  μεγάλη κλίμακα.

Στο παραπάνω σχήμα η μια νέα μέτρηση για το μέγεθος του Κόσμου. Οι γκρίζες σφαίρες δείχνουν το μοτίβο των «ακουστικών ταλαντώσεων των βαρυονίων» από το πρώιμο Σύμπαν. Οι γαλαξίες σήμερα έχουν μια μικρή τάση να ευθυγραμμίζονται στις σφαίρες – (η ευθυγράμμιση είναι σε μεγάλο βαθμό υπερβολική σε αυτή την εικόνα). Συγκρίνοντας το μέγεθος των σφαιρών (λευκή γραμμή) με την προβλεπόμενη τιμή, οι αστρονόμοι μπορούν να προσδιορίσουν με ακρίβεια 1% πόσο μακριά βρίσκονται οι γαλαξίες.

Τα νετρίνα, που ελευθερώθηκαν  μόλις ένα δευτερόλεπτο μετά τη γέννηση του σύμπαντος πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, ρέουν συνεχώς μέσω του σύμπαντος και είναι εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστούν. Αλλά κυκλικά μοτίβα γαλαξιών διάσπαρτα στον ουρανό αποκαλύπτουν σημάδια των αθέατων αυτών νσωματιδίων. Αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι η βαρύτητα των νετρίνων μεταβάλλει τους δακτυλίους, υπογραμμίζουν οι ερευνητές. Δεδομένου ότι αυτά τα νετρίνα λείψανα απελευθερώθηκαν τόσο νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος, οι επιστήμονες ελπίζουν ότι μπορούν κάποια μέρα να χρησιμοποιήσουν αυτά τα σωματίδια για να καταλάβουν καλύτερα τον Κόσμο στις πρώτες στιγμές του.

Η επισήμανση από τα σημάδια των αρχαίων σωματιδίων δεν είναι εύκολη. Όλα τα νετρίνα είναι δύσκολα ανιχνεύσιμα. Δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο και μπορούν να περάσουν κατευθείαν μέσα από την άλλη ύλη. Με τους μεγάλους, εξαιρετικά ευαίσθητους ανιχνευτές, οι επιστήμονες μπορούν να εντοπίσουν νετρίνα που παράγονται από καθημερινές διεργασίες όπως η ραδιενεργή αποσύνθεση. Αλλά τα νετρίνα που απελευθερώθηκαν από το Big Bang, που είναι γνωστά ως το «υπόβαθρο κοσμικών νετρίνων», είναι πολύ πιο αόριστα. Αν και αυτά τα κοσμικά λείψανα διογκώνουν το σύμπαν, τα σωματίδια έχουν τόσο λίγη ενέργεια που ποτέ δεν έχουν εντοπιστεί.

Έτσι, αντί να προσπαθήσουμε να παρατηρήσουμε άμεσα αυτά τα νετρίνα, οι επιστήμονες αναζητούν την επίδραση τους σε άλλα κοσμικά σημάδια. Για παράδειγμα: Ένα ουράνιο μοτίβο που προκλήθηκε από ηχητικά κύματα στο πρώιμο σύμπαν – γνωστό ως ακουστικές ταλαντώσεις βαρυονίων – θα πρέπει να παραμορφώνεται από τα νετρίνα. Αυτά τα ηχητικά κύματα εξαπλώθηκαν προς τα έξω από το σύμπαν σαν κυκλικοί κυματισμοί σε μια λίμνη, συμπιέζοντας την ύλη σε πυκνότερους θύλακες. Τελικά, η διαδικασία αυτή είχε ως αποτέλεσμα οι γαλαξίες να έχουν την τάση να συσσωρεύονται σε δακτυλίους στον ουρανό.

Αλλά τα νετρίνα μπορούν να μετατοπίσουν την ύλη τριγύρω λόγω της βαρύτητας των σωματιδίων, αλλάζοντας ελαφρά την κατανομή της ύλης στους δακτυλίους. «Βλέπετε την έλξη των νετρίνων», λέει ο κοσμολόγος Daniel Green. Χρησιμοποιώντας δεδομένα από τη Φασματοσκοπική Έρευνα Ταλαντώσεων Βαρυονίων ή BOSS, ο Green και οι συνεργάτες του μελέτησαν τα κυκλικά μοτίβα των γαλαξιών και είδαν αποδεικτικά τα στοιχεία ότι τα νετρίνα στην πραγματικότητα τραβούσαν την ύλη γύρω από την εσωτερική πλευρά της ζώνης δακτυλίων προς την εξωτερική πλευρά.

Οι επιστήμονες είχαν προηγουμένως εντοπίσει σημάδια των αρχαίων νετρίνων σε μια έντονη λάμψη από το Big Bang, το Κοσμικό Μικροκυματικό Υπόβαθρο [CMB], το φως που απελευθερώθηκε όταν το σύμπαν ήταν μόλις 380.000 ετών, επηρεάζεται επίσης από το κοσμικό υπόβαθρο των νετρίνων.

Όμως αυτή είναι η πρώτη φορά που έχουν εντοπιστεί τα δακτυλικά αποτυπώματα των σωματιδίων στους γαλαξίες.



«Αυτό είναι άλλο χαρακτηριστικό της επιτυχίας του Καθιερωμένου Μοντέλου της κοσμολογίας», λέει ο κοσμολόγος Kevork Abazajian. Παρόλα αυτά, το τρέχον αποτέλεσμα είναι μόνο η αρχή αυτού του φαινομένου, που κάνει τη μέτρηση αυτή μια απόδειξη της αρχής και όχι μια οριστική ανίχνευση, λέει ο Abazajian, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, Irvine.
Στο μέλλον, οι βελτιωμένες έρευνες για τους γαλαξίες θα μπορούσαν να είναι αρκετά ευαίσθητες ώστε να αποκαλύπτουν απροσδόκητες αλλαγές στα μοτίβα των δακτυλίων, οι οποίες θα μπορούσαν να προκληθούν από την ύπαρξη ανεξερεύνητων φαινομένων, όπως οι υποθετικοί νέοι τύποι νετρίνων που ονομάζονται άγονα νετρίνα.

Πηγή
Από το physics4u