Nos primeiros tempos, o universo era uma mistura energética de partículas em interação forte. As primeiras partículas a se libertar dessa sopa densa foram os neutrinos, as partículas mais leves e de interação mais fraca do Modelo Padrão da física de partículas. Esses neutrinos ainda estão ao nosso redor hoje, mas são muito difíceis de detectar diretamente porque interagem muito fracamente. Uma equipe internacional de cosmologistas, incluindo Daniel Baumann e Benjamin Wallisch da Universidade de Amsterdã, conseguiram agora medir a influência deste 'fundo de neutrino cósmico' na forma como as galáxias se aglomeraram durante a evolução do universo. A pesquisa foi publicada em Física da Natureza esta semana.

Quando uma pedra é jogada em uma lagoa, ele cria ondulações na superfície da água que viajam para fora em círculos concêntricos. De forma similar, as regiões do plasma primordial com as maiores densidades produziram camadas de matéria (principalmente prótons e elétrons) propagando-se para fora em quase, mas não exatamente, A velocidade da luz. Esse empurrão de matéria para fora foi criado por um grande número de fótons de alta energia no universo primitivo.

Cerca de 380, 000 anos após o Big Bang, quando os elétrons livres foram capturados por prótons para se combinar em átomos de hidrogênio eletricamente neutros, a propagação dessas camadas de matéria parou porque os fótons pararam de interagir com os elétrons. As cascas congeladas de matéria resultantes tornaram-se as regiões densas nas quais um excesso de galáxias acabaria se formando. Isso prevê que um número maior de pares de galáxias deve ser encontrado a uma separação de cerca de 500 milhões de anos-luz, correspondendo ao tamanho das conchas congeladas criadas no universo primordial. Em 2005, este efeito foi de fato observado pela primeira vez na distribuição de galáxias medida pelo Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Um efeito neutrino

A presença do fundo neutrino cósmico afeta a imagem descrita acima de uma forma sutil, mas forma relevante. Depois que os neutrinos se separaram do resto da matéria primordial, eles começaram a viajar na velocidade da luz, ligeiramente mais rápido do que o resto do assunto. As conchas dos neutrinos, portanto, ultrapassaram as conchas da matéria. Consequentemente, a atração gravitacional dos neutrinos deformava levemente as conchas de matéria, criando pequenas distorções nas sementes para a formação de galáxias em tempos muito posteriores. Essa influência dos neutrinos cósmicos na estrutura em grande escala do universo deve ser detectada por meio de uma análise cuidadosa do agrupamento de galáxias.

Em seu jornal, Baumann e colaboradores estudaram novos dados SDSS de cerca de 1,2 milhão de galáxias, a uma distância de cerca de 6 bilhões de anos-luz. Sua análise estatística confirma a assinatura esperada do banho de neutrinos cósmicos que preenche todo o espaço. Esta nova medição constitui uma confirmação interessante do modelo cosmológico padrão que liga a produção de neutrinos um segundo após o Big Bang ao agrupamento de galáxias bilhões de anos depois.