La materia oscura nació más de sí misma a partir de la materia normal, dice Wild New Paper

Hay muchas cosas que todavía no sabemos materia oscura – esa masa misteriosa e invisible que podría representar hasta el 85 por ciento de todo lo que nos rodea – pero un nuevo artículo describe una hipótesis bastante inusual sobre la creación misma de esas cosas.

En resumen: la materia oscura crea materia oscura. La idea es que en algún momento de las primeras etapas del Universo, las partículas de materia oscura fueron capaces de crear más partículas de materia oscura a partir de partículas de materia normal, lo que de alguna manera explicaría por qué ahora hay tanto, tanto de ese material.

La nueva investigación se basa en propuestas anteriores de un «baño termal», donde la materia normal en forma de plasma produce los primeros fragmentos de materia oscura, partículas iniciales que luego podrían tener el poder de transformar las partículas del baño de calor en otra materia oscura.

«Esto conduce a un crecimiento exponencial en la densidad numérica de la materia oscura en estrecha analogía con otros procesos de crecimiento exponencial conocidos en la naturaleza», escribe el equipo internacional de físicos, dirigido por Torsten Bringmann de la Universidad de Oslo en Noruega, en su artículo recién publicado.

Hay algunas preguntas sin respuesta sobre esta nueva hipótesis, cómo es normal que tenga que ver con la materia oscura, pero sobre todo se ajusta a las observaciones de materia oscura que tenemos hoy a través de la fondo de microondas cósmico (CMB).

Si bien en realidad no podemos ver la materia oscura directamente, el comportamiento del Universo, junto con la radiación electromagnética que forma el CMB, sugiere fuertemente que la materia oscura está ahí afuera en alguna parte, y en cantidades realmente grandes.

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Existe una variedad de escenarios que intentan explicar las condiciones que podrían limitar las proporciones de materia oscura que vemos. Uno, llamado escenario de congelación, propone que si bien pudo haber aparecido materia oscura en el baño caliente del primer plasma, nada lo ha cancelado. A medida que el Universo se expandió, su generación gradual simplemente cesó, congelándose para siempre en cierta cantidad.

En reversa, un modelo congelado sugiere que la materia oscura apareció tan rápidamente como la materia normal, pero alcanzó el equilibrio una vez que las antipartículas eliminaron algunas de ellas. Una vez más, el enfriamiento del Universo en expansión ha enfriado su generación, pero también su capacidad para aniquilarse rápidamente, dejándonos con una cantidad predeterminada.

Este nuevo estudio propone otra posibilidad, aproximadamente a medio camino entre los dos extremos. Si eso es correcto, significaría que la cantidad de materia oscura creció muy rápidamente a medida que el Universo se expandía, con este crecimiento desacelerándose y eventualmente deteniéndose a medida que la expansión del Universo se desaceleraba.

Con la materia normal y la materia oscura cada vez más distantes entre sí con el tiempo, esta línea de producción de materia oscura se ha agotado. Además, según los investigadores, en algún lugar del CMB debería haber evidencia de que esta teoría es correcta, por lo que el siguiente trabajo es encontrarla.

Tenemos detectores de materia oscura extremadamente sensibles que monitorean el cosmos, por lo que no pasará mucho tiempo antes de que escuchemos más sobre este nuevo enfoque para comprender la producción de materia oscura, que a su vez nos enseña más sobre la creación y el crecimiento del universo.

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«Nuestro mecanismo integra genéricamente escenarios de producción térmica de congelación y congelación», escribir investigadores. «Por lo tanto, parece muy justificada una exploración más profunda y detallada de esta nueva forma de producir materia oscura a partir del baño termal».

La investigación fue publicada en Cartas de revisión física.

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