Descubren una nueva forma de "seguir las pistas" de la materia oscura

Descubren una nueva forma de "seguir las pistas" de la materia oscura

Se cree que la materia oscura compone aproximadamente el 80% de toda la materia del Universo.
| Crédito: Garik Barseghyan en Pixabay.

Dejaría huellas que pueden rastrearse en los “ecos” del Big Bang

Un tipo específico de materia oscura puede modificar la abundancia de ciertos elementos producidos en el Universo primitivo y dejar una huella en el fondo cósmico de microondas, al modificar la rapidez con la que se expande el cosmos, según un nuevo estudio. El descubrimiento ofrece un medio innovador para predecir "firmas cosmológicas" para modelos de materia oscura.

Científicos de la Universidad de Nueva York, en Estados Unidos, han creado un nuevo método para rastrear una variedad de materia oscura: sostienen que pueden encontrar firmas distintivas de este tipo de materia en la radiación de fondo cósmico de microondas, conocido como la “primera luz del Universo” o el “eco” del estallido inicial o Big Bang, que tuvo lugar hace más de 13 mil millones de años.

Tras los rastros de la misteriosa materia oscura

El nuevo estudio, liderado por la investigadora Cara Giovanetti, intenta predecir la composición de la materia oscura, una proeza que ha resultad imposible hasta hoy para la ciencia. La misteriosa materia oscura es una forma de materia “invisible” que solamente puede ser detectada por su atracción gravitatoria sobre la materia ordinaria: la mayoría de las teorías aceptadas indican que compone alrededor del 80% de toda la materia del Universo

Según una nota de prensa, el nuevo trabajo científico publicado recientemente en la revista Physical Review Letters se centra en predecir "firmas cosmológicas" para modelos de materia oscura con una masa que se ubique entre la del electrón y la del protón. Los métodos anteriores habían predicho firmas similares para modelos más simples de materia oscura: ahora, la nueva investigación establece un método para encontrar estas firmas en modelos más complejos, que deben probarse aún a nivel experimental. 

Al parecer, la materia oscura sería un elemento vital de la llamada “telaraña cósmica”, la estructura a gran escala del Universo. En ella, las galaxias estarían unidas por filamentos y hebras de material para conformar una red cósmica. Dichos filamentos estarían compuestos precisamente de materia oscura: el problema es que para el ojo humano solo las galaxias serían visibles, en tanto que las hebras que las conectan sería imposibles de apreciar.

Video: los científicos dicen haber desarrollado una forma para “predecir” la presencia de un tipo de materia oscura. Créditos: Science X / YouTube.

En los “ecos” del Big Bang

Sin embargo, el equipo de físicos estadounidenses sostiene en su investigación que la variedad de materia oscura con una masa intermedia entre el electrón y el protón tiene que haber dejado su huella en el fondo cósmico de microondas, o sea la radiación electromagnética descubierta en 1965 que es una de las pruebas principales del modelo cosmológico del Big Bang. 

En líneas generales, el fondo cósmico de microondas serían los “ecos” del gran estallido inicial que comenzó la historia universal, “residuos” en forma de radiación que aún pueden detectarse de esa enorme explosión. Giovanetti y su equipo creen posible encontrar firmas cosmológicas de la materia oscura en esos ecos del Universo primitivo. 

Indicaron que las mediciones de precisión de diferentes parámetros del Universo, como por ejemplo la cantidad de helio en el cosmos o las temperaturas de diferentes partículas en el Universo primitivo, pueden enseñarnos mucho sobre la materia oscura. Al parecer, la materia oscura puede modificar la abundancia de ciertos elementos producidos en las etapas iniciales del cosmos, dejando una huella en el fondo cósmico de microondas al modificar la rapidez con la que se expande el Universo.

Como las formas más ligeras de materia oscura podrían haber provocado que el Universo se expanda tan rápido que elementos como el helio no habrían tenido la oportunidad de formarse, el análisis sugiere que algunos modelos de materia oscura no pueden tener una masa demasiado pequeña, ya que de lo contrario el Universo se vería muy diferente a como lo observamos actualmente. 

Referencia

Joint Cosmic Microwave Background and Big Bang Nucleosynthesis Constraints on Light Dark Sectors with Dark Radiation. Cara Giovanetti et al. Physical Review Letters (2022). DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.021302