Los científicos pueden estar acercándose a uno de los misterios más perdurables de la cosmología.
Expertos de la Universidad de Sheffield que investigan el funcionamiento más profundo del universo han descubierto nueva evidencia que sugiere que dos de los componentes más misteriosos del universo, la materia oscura y los neutrinos, pueden no estar tan aislados como se pensaba.
El descubrimiento podría remodelar nuestra comprensión de cómo evolucionó el universo y sugerir que la imagen estándar del universo puede estar incompleta.
La naturaleza esquiva de la materia oscura y los neutrinos
Se cree que la materia oscura constituye aproximadamente el 85% de toda la materia del universo, pero no se puede ver directamente. Su existencia se infiere de su influencia gravitacional sobre las galaxias y las estructuras cósmicas.
Por el contrario, los neutrinos son partículas subatómicas de masa insignificante que rara vez interactúan con la materia normal, lo que los hace muy difíciles de detectar a pesar de ser abundantes en todo el universo.
Durante décadas, los cosmólogos han asumido que la materia oscura y los neutrinos existen de forma independiente. Esta suposición está integrada en el modelo estándar de cosmología ampliamente aceptado, conocido como lambda CDM, que tiene sus raíces en la teoría de la relatividad general de Einstein.
Pero una nueva investigación sugiere que a este marco de larga data puede faltarle una pieza clave del rompecabezas.
Tensión en la línea de tiempo cósmica
Esta investigación aborda un problema persistente en cosmología: las mediciones del universo primitivo no coinciden perfectamente con las observaciones del universo actual.
Los datos del Universo naciente predicen que la materia debería haberse agrupado con más fuerza durante miles de millones de años de lo que los astrónomos observan actualmente.
Esta contradicción, a menudo denominada «tensión cosmológica», no anula la teoría existente, pero sí plantea dudas sobre si se ha tenido en cuenta toda la física relevante.
Un nuevo estudio propone que las interacciones sutiles entre la materia oscura y los neutrinos pueden haber ralentizado el crecimiento de la estructura cósmica y ayudado a alinear las mediciones del universo temprano y tardío.
Combina datos de toda la historia del universo.
Para investigar esta posibilidad, los investigadores combinaron observaciones que abarcan casi todas las edades del universo.
La información sobre el Universo temprano proviene de mediciones del fondo cósmico de microondas (CMB), el débil resplandor del Big Bang, capturado tanto por el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea como por el Telescopio Espacial Terrestre de Atacama en Chile.
Estos conjuntos de datos se compararon con observaciones más recientes del universo. Los científicos analizaron la distribución y la estructura a gran escala de las galaxias cartografiadas por la cámara de energía oscura del Telescopio Víctor M. Blanco, así como extensos estudios realizados por el Sloan Digital Sky Survey. En conjunto, estas fuentes han proporcionado una perspectiva sin precedentes sobre cómo ha evolucionado la materia a lo largo del tiempo.
El análisis reveló un patrón consistente con una interacción débil entre la materia oscura y los neutrinos. Aunque ninguna de las sustancias puede observarse directamente, su influencia parece estar impresa en la forma en que se forman las galaxias y los cúmulos de galaxias a lo largo de la historia del universo.
Impacto de posibles interacciones entre materia oscura y neutrinos.
Incluso las interacciones mínimas entre la materia oscura y los neutrinos pueden tener efectos graves. Estas interacciones pueden ayudar a explicar por qué la materia hoy parece estar ligeramente menos agrupada de lo que predijeron los primeros modelos cosmológicos.
En términos más generales, este descubrimiento sugiere que la materia oscura puede tener propiedades más allá de las asumidas en los modelos cosmológicos más simples.
Para los físicos de partículas, esto abre nuevas vías de investigación. Comprender cómo interactúan los neutrinos con la materia oscura proporciona pistas valiosas sobre la naturaleza fundamental de ambas y podría guiar futuros experimentos de laboratorio diseñados para detectar directamente la materia oscura.
Próxima etapa de la investigación
Aunque los resultados aún no son concluyentes, proporcionan una hoja de ruta clara para futuras investigaciones.
Los próximos telescopios, la próxima generación del Experimento de Fondo Cósmico de Microondas y los estudios avanzados con lentes débiles que rastrean cómo la luz de galaxias distantes es sutilmente desviada por la gravedad proporcionarán mediciones más precisas de cómo se distribuye la masa en todo el universo.
Datos más detallados permitirán a los científicos probar si la aparente interacción entre la materia oscura y los neutrinos se mantiene bajo un examen más detenido.
De confirmarse, sería uno de los avances más importantes en cosmología de los últimos años, remodelando la teoría de la evolución cósmica y acercando a los investigadores a la comprensión de las fuerzas invisibles que gobiernan el universo.
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