En los primeros tiempos, el universo era una mezcla energética de partículas que interactuaban fuertemente. Las primeras partículas que se liberaron de esta densa sopa fueron los neutrinos, las partículas más ligeras y de interacción más débil del Modelo Estándar de física de partículas. Estos neutrinos todavía nos rodean hoy, pero son muy difíciles de detectar directamente porque interactúan muy débilmente. Un equipo internacional de cosmólogos, incluyendo a Daniel Baumann y Benjamin Wallisch de la Universidad de Amsterdam, ahora han logrado medir la influencia de este "fondo de neutrinos cósmicos" en la forma en que las galaxias se han agrupado durante la evolución del universo. La investigación fue publicada en Física de la naturaleza esta semana.

Cuando se deja caer un guijarro en un estanque, crea ondas en la superficie del agua que viajan hacia afuera en círculos concéntricos. Similar, las regiones en el plasma primordial con las densidades más grandes produjeron capas de materia (principalmente protones y electrones) que se propagaron hacia afuera en casi, pero no del todo, la velocidad de la luz. Este empuje hacia afuera de la materia fue creado por la gran cantidad de fotones de alta energía en el universo temprano.

Aproximadamente 380, 000 años después del Big Bang, cuando los electrones libres fueron capturados por protones para combinarlos en átomos de hidrógeno eléctricamente neutros, la propagación de estas capas de materia se detuvo porque los fotones dejaron de interactuar con los electrones. Las capas de materia congeladas resultantes se convirtieron en las regiones densas en las que eventualmente se formaría un exceso de galaxias. Esto predice que se debería encontrar un mayor número de pares de galaxias a una separación de unos 500 millones de años luz, correspondiente al tamaño de las conchas congeladas creadas en el universo temprano. En 2005, De hecho, este efecto se observó por primera vez en la distribución de galaxias medida por el Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Un efecto neutrino

La presencia del fondo de neutrinos cósmicos afecta la imagen descrita anteriormente de una manera sutil, pero de manera relevante. Después de que los neutrinos se desacoplaron del resto de la materia primordial, empezaron a viajar a la velocidad de la luz, un poco más rápido que el resto del asunto. Por lo tanto, las capas de neutrinos superaron a las capas de materia. Como consecuencia, la atracción gravitacional de los neutrinos deformaba ligeramente las capas de materia, creando pequeñas distorsiones en las semillas para la formación de galaxias en tiempos muy posteriores. Esta influencia de los neutrinos cósmicos en la estructura a gran escala del universo debería ser detectable analizando cuidadosamente la agrupación de galaxias.

En su papel Baumann y sus colaboradores estudiaron nuevos datos de SDSS de aproximadamente 1,2 millones de galaxias, a una distancia de unos 6 mil millones de años luz. Su análisis estadístico confirma la firma esperada del baño de neutrinos cósmicos que llena todo el espacio. Esta nueva medida constituye una confirmación interesante del modelo cosmológico estándar que vincula la producción de neutrinos un segundo después del Big Bang con el agrupamiento de galaxias miles de millones de años después.