Una nueva investigación sobre la materia oscura arroja dudas sobre teorías de décadas de antigüedad y arroja luz sobre los inicios del universo.
Investigadores de la Universidad de Minnesota, Twin Cities y la Universidad Paris-Saclay han descubierto que la materia oscura puede haber sido «increíblemente caliente» y moverse casi a la velocidad de la luz cuando se formó por primera vez.
Esta investigación proporciona nuevas pistas sobre el origen del universo y abre posibilidades más amplias sobre cómo interactúa la materia oscura con otra materia.
Hasta ahora se pensaba que la materia oscura era fría y de movimiento lento.
Durante décadas, los investigadores creyeron que la materia oscura debe estar fría o moverse lentamente cuando se «congela» del baño de radiación del universo primitivo.
El equipo de investigación estudió la producción de materia oscura durante un período de la historia del universo conocido como recalentamiento posinflacionario.
«Los candidatos más simples a materia oscura (neutrinos de baja masa) fueron descartados hace más de 40 años porque podían matar estructuras del tamaño de galaxias en lugar de sembrarlas», dice Keith Olive, profesor del Departamento de Física y Astronomía.
«Los neutrinos se han convertido en un excelente ejemplo de materia oscura caliente cuya formación estructural depende de la materia oscura fría. Es sorprendente que si se hubiera creado un candidato similar en el mismo momento en que se estaba formando el universo caliente del Big Bang, podría haberse enfriado hasta el punto en que en realidad actuara como materia oscura fría».
Enfriamiento antes de la formación de galaxias
Los investigadores demostraron que la materia oscura puede separarse incluso en condiciones ultrarelativistas (muy calientes) y que las galaxias todavía tienen tiempo de enfriarse antes de comenzar a formar lo que conocemos hoy.
La característica clave que hace esto posible es que la materia oscura se crea durante una época conocida como recalentamiento temprano en la historia del universo.
«La materia oscura es notoriamente misteriosa», afirmó Stephen Henrich, estudiante de posgrado en el Departamento de Física y Astronomía que dirigió el estudio. «Una de las pocas cosas que sabemos sobre la materia oscura es que debe estar fría.
«Como resultado, durante los últimos 40 años, la mayoría de los investigadores han creído que la materia oscura debía haber estado fría cuando nació en el universo primordial».
Y añadió: «Nuestros hallazgos recientes muestran que este no es el caso. De hecho, la materia oscura puede ser de color rojo brillante al nacer, pero todavía tiene tiempo de enfriarse antes de que las galaxias comiencen a formarse».
Descubriendo la mejor manera de detectar partículas
La investigación continuará determinando la mejor manera de detectar estas partículas, ya sea directamente mediante colisionadores y experimentos de dispersión, o indirectamente mediante observaciones astrofísicas.
«Con nuestro nuevo descubrimiento, podremos acceder a una era de la historia del universo muy cercana al Big Bang», concluyó Yann Mambrini, profesor de la Universidad de París-Saclay en Francia y coautor del estudio.
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