Para ilmuwan mengusulkan bahwa partikel materi gelap bergerak mendekati kecepatan cahaya segera setelah Big Bang, menantang pandangan lama tentang materi gelap dingin. Asal panas ini memungkinkan partikel mendingin tepat waktu untuk membentuk galaksi. Temuan ini berasal dari peneliti di University of Minnesota dan Université Paris-Saclay.
Selama beberapa dekade, teori yang berlaku menyatakan bahwa materi gelap harus dingin dan bergerak lambat ketika terpisah dari radiasi intens alam semesta awal, sebuah proses yang disebut pembekuan. Perilaku lambat ini dianggap krusial untuk menggumpal bersama membangun galaksi dan struktur kosmik. Namun, studi baru yang diterbitkan di Physical Review Letters mempertanyakan asumsi ini dengan memeriksa fase pemanasan kembali pasca-inflasi, ketika alam semesta cepat terisi partikel setelah inflasi kosmik berakhir. Para peneliti, termasuk Stephen Henrich, mahasiswa pascasarjana di School of Physics and Astronomy University of Minnesota, bersama profesor Keith Olive dari institusi yang sama dan Yann Mambrini dari Université Paris-Saclay, berpendapat bahwa materi gelap bisa terbentuk sebagai partikel ultrarelativistik — sangat panas dan cepat. «Materi gelap terkenal misterius. Salah satu dari sedikit hal yang kita ketahui tentangnya adalah bahwa ia perlu dingin,» kata Henrich. «Akibatnya, selama empat dekade terakhir, sebagian besar peneliti percaya bahwa materi gelap harus dingin saat lahir di alam semesta primordial. Hasil terbaru kami menunjukkan bahwa ini tidak benar; sebenarnya, materi gelap bisa lahir panas membara tapi masih punya waktu untuk mendingin sebelum galaksi mulai terbentuk.» Sebelumnya, kandidat materi gelap panas seperti neutrino bermassa rendah ditolak karena kecepatan tinggi mereka akan meratakan distribusi materi, menghambat pembentukan struktur. «Kandidat materi gelap paling sederhana (neutrino bermassa rendah) dieliminasi lebih dari 40 tahun lalu karena akan menghapus struktur ukuran galaksi alih-alih menaburkannya,» jelas Olive. Model baru menunjukkan bahwa pemanasan kembali memberikan waktu cukup bagi partikel ini untuk melambat seiring ekspansi alam semesta, secara efektif mengubah materi gelap panas menjadi jenis dingin yang diperlukan untuk pembentukan galaksi. Menuju ke depan, tim bertujuan menyelidiki metode deteksi, seperti penabrak partikel, eksperimen penyebaran, dan pengamatan astronomi. «Dengan temuan baru kami, kita mungkin bisa mengakses periode dalam sejarah alam semesta yang sangat dekat dengan Big Bang,» catat Mambrini. Pekerjaan ini memperluas kemungkinan asal-usul dan interaksi materi gelap.