Científicos proponen que las partículas de materia oscura se movían cerca de la velocidad de la luz poco después del Big Bang, desafiando la visión de larga data de la materia oscura fría. Este origen caliente permite que las partículas se enfríen a tiempo para formar galaxias. Los hallazgos provienen de investigadores de la University of Minnesota y la Université Paris-Saclay.
Durante décadas, la teoría predominante ha sostenido que la materia oscura debió ser fría y de movimiento lento cuando se separó de la intensa radiación del universo primitivo, un proceso llamado congelamiento. Este comportamiento lento se considera crucial para agruparse y construir galaxias y estructuras cósmicas. Sin embargo, un nuevo estudio publicado en Physical Review Letters cuestiona esta suposición al examinar la fase de recalentamiento postinflacionario, cuando el Universo se llenó rápidamente de partículas después de que terminó la inflación cósmica. Los investigadores, incluido Stephen Henrich, estudiante de posgrado en la School of Physics and Astronomy de la University of Minnesota, junto con los profesores Keith Olive de la misma institución y Yann Mambrini de la Université Paris-Saclay, argumentan que la materia oscura podría haberse formado como partículas ultrarrelativistas: extremadamente calientes y rápidas. «La materia oscura es famosa por ser enigmática. Una de las pocas cosas que sabemos sobre ella es que necesita ser fría», dijo Henrich. «Como resultado, durante las últimas cuatro décadas, la mayoría de los investigadores han creído que la materia oscura debe ser fría cuando nace en el universo primordial. Nuestros recientes resultados muestran que no es así; de hecho, la materia oscura puede nacer al rojo vivo pero aún tener tiempo para enfriarse antes de que comiencen a formarse las galaxias.» Anteriormente, candidatos a materia oscura caliente como los neutrinos de baja masa fueron descartados porque sus altas velocidades habrían suavizado las distribuciones de materia, obstaculizando la formación de estructuras. «El candidato más simple a materia oscura (un neutrino de baja masa) fue descartado hace más de 40 años porque habría borrado las estructuras del tamaño de galaxias en lugar de sembrarlas», explicó Olive. El nuevo modelo muestra que el recalentamiento proporciona tiempo suficiente para que estas partículas se ralenticen a medida que el Universo se expande, convirtiendo efectivamente la materia oscura caliente en el tipo frío necesario para la formación de galaxias. De cara al futuro, el equipo busca investigar métodos de detección, como colisionadores de partículas, experimentos de dispersión y observaciones astronómicas. «Con nuestros nuevos hallazgos, podríamos acceder a un período en la historia del Universo muy cercano al Big Bang», señaló Mambrini. Este trabajo amplía las posibilidades sobre los orígenes e interacciones de la materia oscura.