Vea También
 |
| ¿Qué es la materia oscura? Desde la década de 1930, los astrofísicos intentan explicar por qué el material visible de las galaxias no puede explicar su forma ni su comportamiento. Creen que la materia oscura impregna nuestro universo, pero no saben qué es. Imagen vía ScienceAlert. |
La materia oscura es un componente esencial del universo, sin embargo ¿cómo acabamos teniendo exactamente la cantidad necesaria para mantener el universo unido? Los físicos han propuesto un nuevo mecanismo según el cual las partículas de materia oscura del universo primitivo convirtieron la materia regular en materia oscura de manera exponencial, antes de ser frenadas por la expansión del universo.
Los físicos estiman que las partículas de materia oscura superan en número a las de materia regular en una proporción de cinco a uno, y que la materia oscura desempeña un papel clave en la estructura a gran escala del cosmos. Su influencia gravitatoria no sólo sirvió para que se formaran estrellas y galaxias, sino que aún hoy mantiene unidas las galaxias y los cúmulos. Sin esta densidad específica de materia oscura, el universo habría evolucionado de forma muy diferente.
Entonces, ¿cómo hemos llegado a esta densidad de materia oscura? Para el nuevo estudio, un equipo de investigadores sugirió un nuevo mecanismo que, según ellos, es relativamente sencillo y puede ponerse a prueba con futuras observaciones.
Muchos modelos recomiendan que la materia oscura nació de un "baño térmico", el plasma primordial de partículas de materia regular en el universo primitivo. A partir de ahí, la nueva hipótesis del equipo sigue lo que se conoce como modelo de congelación: esencialmente, la idea es que no había mucha materia oscura al principio, pero el baño térmico de partículas regulares creó partículas de materia oscura con el tiempo, hasta alcanzar la densidad que vemos hoy.
Sin embargo el modelo del equipo añade una nueva arista a la historia: las partículas de materia oscura pueden convertir las partículas regulares en más materia oscura. Esta nueva materia oscura puede entonces convertir más materia regular al lado oscuro, lo que lleva a un crecimiento exponencial de la materia oscura.
Por supuesto, ese modelo acabaría conduciendo a un universo dominado por la materia oscura, sin embargo hay un intrigante mecanismo de autolimitación ya incorporado a nuestra comprensión del cosmos: la expansión. Los niveles de materia oscura pueden crecer muy rápidamente en el universo primitivo porque la materia regular era extremadamente densa en ese momento, no obstante a medida que el universo se expandía y la materia se extendía, había menos combustible para el proceso y este se ralentizaba.
Los investigadores demostraron que el modelo funciona para explicar la densidad actual de la materia oscura, y puede funcionar con un rango de masas de partículas de materia oscura. También ayuda a tapar los agujeros de otros modelos, que por otra parte funcionan bien para explicar las observaciones.
Y, lo que es más importante, la idea puede ponerse a prueba. El equipo afirma que este mecanismo dejaría una huella digital específica en la radiación cósmica de fondo de microondas, que podría ser detectada (o descartada) por futuras observaciones.
Fuentes, créditos y referencias:
Torsten Bringmann et al, Dark Matter from Exponential Growth, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.191802
Créditos a New Atlas