La materia oscura, la misteriosa sustancia que constituye una cuarta parte de la masa y la energía del universo, podría estar hecha de partículas extremadamente pequeñas y ligeras, sugiere una investigación reciente. Esta forma "difusa" de materia oscura, llamada así porque las longitudes de onda de estas minúsculas partículas se untarían en un área colosalmente enorme, habría alterado el curso de la historia cósmica y creado filamentos largos y tenues en lugar de galaxias grumosas en el universo primitivo, según simulaciones
Los hallazgos tienen consecuencias observacionales: los próximos telescopios podrán mirar hacia atrás a este período de tiempo temprano y potencialmente distinguir entre diferentes tipos de materia oscura, lo que permitirá a los físicos comprender mejor sus propiedades.
La materia oscura es una sustancia masiva desconocida que se encuentra en todo el cosmos. No emite luz, de ahí el nombre de materia oscura, pero sus efectos gravitacionales ayudan a unir los cúmulos galácticos y hacen que las estrellas en los bordes de las galaxias giren más rápido de lo que lo harían de otra manera. Muchos científicos creen que la mayoría de la materia oscura es fría, lo que significa que se mueve con relativa lentitud. Pero hay ideas completamente diferentes, como la posibilidad de que sea pequeña y difusa, lo que significa que se movería rápidamente porque es muy liviano.
"Nuestras simulaciones muestran que las primeras galaxias y estrellas que se forman se ven muy diferentes en un universo con materia oscura difusa que un universo que tiene materia oscura fría", dijo Lachlan Lancaster, un estudiante graduado de astrofísica en la Universidad de Princeton y coautor de un nuevo artículo. en la revista Physical Review Letters, contó a Live Science.
Lancaster explicó que las especulaciones más comunes sobre la materia oscura sugieren que está compuesta de partículas masivas débilmente interactivas (WIMP), que tendrían unas pocas decenas o cientos de veces la masa de un protón. Las simulaciones que usan este tipo de materia oscura son extremadamente buenas para recrear la estructura a gran escala del universo, incluidos vastos espacios vacíos rodeados de largos filamentos de gas y polvo, una formación conocida como la red cósmica. Pero en escalas más pequeñas, estos modelos contienen una serie de discrepancias de lo que los astrónomos observan con sus telescopios. En esta vista estándar, la materia oscura debería acumularse en los centros de las galaxias, pero nadie lo ha visto hacerlo.
La materia oscura difusa, en cambio, sería alucinantemente ligera, tal vez una billonésima parte de la billonésima parte de la masa de un electrón, según un comunicado del MIT. La mecánica cuántica afirma que las partículas también pueden considerarse ondas, con longitudes de onda inversamente proporcionales a su masa, dijo Lancaster. Por lo tanto, la longitud de onda de una partícula de luz de este tipo sería de miles de años luz.
Por lo tanto, la materia oscura difusa tendría más dificultades para aglutinarse que la materia oscura fría y WIMP. En simulaciones, Lancaster y sus coautores mostraron que un universo frío de materia oscura tendría galaxias que se formarían relativamente rápido a partir de halos esféricos.
Pero la materia oscura difusa en cambio se uniría en largas y tenues cadenas de material, "más filamentos gigantes que galaxias grumosas", dijo Lancaster, y las galaxias nacerían más grandes y más tarde. La materia oscura también tendría más dificultades para acumularse en los centros de las galaxias, lo que podría explicar por qué los astrónomos no observan esta aglomeración cuando miran las galaxias.
Instrumentos como el Gran Telescopio de prospección sinóptica (LSST) en Chile y los telescopios de clase de 30 metros que se están construyendo en todo el mundo pronto podrán ver algunos de los primeros días del universo. Se espera que comiencen a tomar datos en la próxima década, lo que significa que "comenzaremos a ver los efectos de la materia oscura difusa, o comenzaremos a descartarlos", dijo Lancaster.
Aunque otros investigadores han especulado sobre la materia oscura difusa, las nuevas simulaciones hacen un trabajo más cuidadoso al resolver sus efectos cosmológicos, dijo Jeremiah Ostriker, astrofísico de la Universidad de Columbia que no participó en el trabajo.
"Esto ayuda a delinear los detalles de cuál sería la formación de la estructura en esta teoría de la variante", agregó OStriker. "Y es una de las teorías de variantes más interesantes".
Lancaster dijo que las simulaciones futuras de su equipo podrían centrarse en capturar más detalles de los efectos de la materia oscura difusa, lo que podría dar a los astrónomos una mejor idea de lo que podrían esperar ver a través de sus telescopios.
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