Una nueva investigación muestra que la materia oscura puede estar hecha de partículas, cada una de las cuales pesa casi tanto como las células humanas y tiene la densidad suficiente para convertirse en un agujero negro en miniatura.
Si bien se cree que la materia oscura es la quinta parte de toda la materia en el universo, los científicos aún no saben de qué está hecha esta extraña sustancia. Fiel a su nombre, la materia oscura no es visible: no emite, refleja o incluso bloquea la luz. Como resultado, la materia oscura ahora puede ser estudiada solo debido a sus efectos gravitacionales en la materia ordinaria. Y su naturaleza es actualmente uno de los mayores secretos de la ciencia.
Los autores de un nuevo estudio científico dijeron que si la materia oscura está formada por partículas tan masivas, los astrónomos podrían detectar sus signos en el resplandor del Big Bang.
Los estudios previos de materia oscura han eliminado en gran medida todos los materiales convencionales conocidos como candidatos para aquellos que conforman este material misterioso. Los efectos gravitacionales atribuidos a la materia oscura incluyen los movimientos orbitales de las galaxias: la masa total de materia visible en la galaxia, como las estrellas y las nubes de gas, no puede explicar los movimientos de la galaxia, por lo que debe estar presente una masa adicional e invisible. Los científicos aún se adhieren a la opinión de que esta masa faltante consiste en un nuevo tipo de partículas que interactúan muy débilmente con la materia ordinaria. Estas nuevas partículas existirán fuera del modelo estándar de la física de partículas, que es la mejor descripción actual del mundo subatómico. Algunos modelos de materia oscura sugieren que esta sustancia cósmica consiste en partículas masivas que interactúan débilmente, o partículas masivas que interactúan débilmente (WIMP), que se cree que son aproximadamente 100 veces la masa de un protón. Esto lo indica el coautor del estudio, McCullen Sandora, cosmólogo de la Universidad del Sur de Dinamarca. Sin embargo, a pesar de las numerosas búsquedas, los investigadores finalmente no encontraron ningún UHF, dejando abierta la posibilidad de que las partículas de materia oscura pudieran consistir en alguna otra sustancia significativa.
Ahora, Sandora y sus colegas están estudiando el límite superior de la masa de materia oscura, es decir, están tratando de descubrir cuán masivas podrían ser las partículas individuales, según lo que los científicos saben sobre ellas. En este nuevo modelo, conocido como materia oscura interactiva de Planck, cada una de las partículas que interactúan débilmente pesa alrededor de 1019 o 10 mil millones de millones de veces más que un protón, o "lo más pesado que una partícula puede ser antes de que se convierta en un agujero negro en miniatura". ", Dijo Sandora a Space.com.
Una partícula con 1019 masas de protones pesa alrededor de 1 microgramo. Para comparación, los estudios muestran que una célula humana típica pesa alrededor de 3.5 μg.
La génesis de la idea de estas partículas supermasivas "comenzó con un sentimiento de depresión, que, al parecer, acompaña a todos los esfuerzos para producir o detectar UHF y, sin embargo, no trae ninguna pista alentadora", dijo Sandora. "Todavía no podemos descartar el script UHRO". Pero cada año hay más y más sospechas de que no somos capaces de notarlas. De hecho, hasta ahora no ha habido indicios definitivos de que haya alguna física nueva fuera del Modelo estándar en ninguna escala de energía disponible, por lo que tuvimos que pensar en el límite final de este escenario ". Esta ilustración, tomada de un modelo de computadora, muestra un enjambre de coágulos de materia oscura alrededor de nuestra Vía Láctea.
Sandora y sus colegas consideraron su conjetura un poco más que curiosidad, ya que el hipotético carácter de masa de las partículas significa que no hay forma de que ningún colisionador de partículas en la Tierra pueda producirla y probar (o refutar) tal existencia.
Pero ahora, los investigadores han sugerido que, si existen tales partículas, entonces se pueden detectar signos de su existencia en la radiación de fondo de microondas cósmica. Este es el resplandor del Big Bang, que creó el universo hace unos 13, 8 mil millones de años.
Actualmente, la visión predominante en la cosmología es que en los momentos posteriores al Big Bang, el Universo ha crecido a proporciones gigantescas. Este enorme crecimiento repentino, llamado inflación, suavizaría el cosmos, explicando por qué ahora se ve casi igual en todas las direcciones.
Los estudios muestran que después del fin de la inflación, la energía restante calentó el universo recién nacido durante una era llamada "recalentamiento". Sandora y sus colegas sugieren que las temperaturas extremas generadas por el recalentamiento podrían producir una gran cantidad de partículas supermasivas. Esto es suficiente para explicar los efectos gravitacionales de la materia oscura que están ocurriendo actualmente en el Universo.
Sin embargo, para que este modelo funcione, el calor durante el recalentamiento debería ser significativamente más alto de lo que generalmente se supone en los modelos universales. Un recalentamiento más caliente dejaría, a su vez, una firma en la radiación de reliquia que la próxima generación de experimentos de reliquia puede detectar. “Todo esto sucederá en los próximos años. Esperamos que esto suceda en la próxima década y nada más ", dijo Sandora. Si la materia oscura se compone de estas partículas súper pesadas, tal descubrimiento no solo arrojaría luz sobre la naturaleza de la mayor parte de la materia en el Universo, sino que también daría una imagen completa de la naturaleza de la inflación y cómo comenzó y se detuvo. Estas son cosas que, según los científicos, son todavía muy inciertas.
Por ejemplo, si la materia oscura se compone de estas partículas extrapesadas, que muestran que la inflación ocurrió con muy alta energía, esto a su vez significa que fue capaz de producir no solo fluctuaciones de temperatura en el Universo temprano, sino también en su El espacio y el tiempo en forma de ondas gravitacionales ”, dijo Sandora. "En segundo lugar, esto sugiere que la energía de la inflación tuvo que desintegrarse en la materia extremadamente rápidamente, porque si tomara más tiempo, el Universo se enfriara hasta un punto en el que no podría producir ninguna Partck de materia oscura que interactúe con Planck en general" .
