بیگ بنگ: در زمان‌های اولیه، جهان ترکیبی پرانرژی از ذراتی بود که با یکدیگر در تعامل بودند. نوترینوها اولین ذراتی بودند که از این سوپ چگال رهایی یافتند، در واقع آنها سبک‌ترین و کم‌تعامل‌ترین ذرات در مدل استاندارد فیزیک ذرات هستند. این ذرات امروزه نیز در اطراف ما وجود دارند، اما آشکارسازی آن‌ها به‌صورت مستقیم کاری بسیار دشوار است زیرا برهمکنش ضعیفی با ماده دارند.

به گزارش بیگ بنگ، تیمی بین‌المللی از کیهان‌شناسان، شامل دانیل بائومن و بنجامین والیش از دانشگاه آمستردام، موفق به اندازه‌گیری تأثیر این “پس‌زمینه‌ نوترینوی کیهانی” بر کهکشان‌هایی که در طول تکامل کیهان به خوشه‌ها تبدیل شده‌اند، شدند. هنگامی‌ که سنگ‌ریزه‌ای به درون حوض انداخته می‌شود، موج‌هایی بر روی سطح آب ایجاد می شود که به‌طرف خارج در دایره‌هایی هم‌مرکز انتشار می‌یابند. به‌طور مشابه، مناطقی در پلاسمای اولیۀ کیهان با بیشترین چگالی، پوسته‌هایی از ماده (اغلب پروتون‌ها و الکترون‌ها) را تولید کردند که به‌طرف خارج و با سرعتی نزدیک به سرعت نور منتشر می‌شدند. این فشار رو به بیرون ماده، توسط تعداد ِ زیادی فوتون با انرژی بالا در جهان اولیه ایجاد شد.

در حدود 380 هزار سال پس از بیگ‌ بنگ، وقتی که الکترون‌های آزاد توسط فوتون‌ها برای ترکیب با اتم‌های هیدروژن خنثی(از لحاظ الکتریکی) اسیر شدند، گسترش این پوسته‌های ماده به دلیل تعامل فوتون‌ها با الکترون‌ها متوقف شدند. پس از آن پوسته‌های یخ‌زدۀ ماده به مناطق چگال تبدیل شده و سرانجام کهکشان‌ها تشکیل شدند. این نظریه پیش‌بینی می‌کند که تعداد زیادی از جفت کهکشان‌ها با اندازه‌ای متناظر با پوسته‌های یخ‌زده‌ به وجود آمده در جهان اولیه، در فاصله‌ای در حدود 500 میلیون سال نوری باید یافت شوند. در سال 2005، این اثر برای اولین‌بار در توزیع کهکشان‌های اندازه‌گیری شده توسط “نقشه‌برداری آسمانی دیجیتال اسلون”، مشاهده گردید.

اثر نوترینو

حضور پس‌زمینه‌ نوترینوی کیهانی به‌صورت ظریفی بر تصویر فوق(تصویر اول مقاله) تأثیر گذاشته است. پس از اینکه نوترینوها از باقی‌ماندۀ مادۀ اولیه جدا شدند، شروع به حرکت با سرعت نور کردند. از این‌رو پوسته‌های نوترینو از پوسته‌های ماده سبقت گرفتند. در نتیجه، کشش گرانشی نوترینوها اندکی پوسته‌های ماده را تغییرشکل داد، و تغییرات کوچکی را که برای تشکیل کهکشان‌ها در زمان‌های بعدی لازم بود را ایجاد کرد. تأثیر نوترینوهای کیهانی بر ساختار بزرگ مقیاس جهان، باید با تجزیه و تحلیل دقیق خوشه‌سازی‌های کهکشانی آشکار گردد.

در این مقاله، بائومن و همکارانش داده‌های جدیدی از 1.2 میلیون کهکشان که در فاصله‌ای در حدود 6 میلیارد سال نوری قرار داشتند را مطالعه کردند. تحلیل‌های آماری آنها امضای مورد انتظاری از حمام نوترینوهای کیهانی که تمام فضا را پر کرده‌اند، را تأیید می‌کند. این اندازه‌گیری جدید تأیید جالبی از مدل کیهان‌شناسی استاندارد است که تولید نوترینوها یک ثانیه پس از بیگ‌ بنگ را به خوشه‌های کهکشانی در چندین سال بعد مرتبط می‌سازد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ  Nature Physics منتشر شده است.

ترجمه: سوران زوراسنا/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: Phys.org