Materia oscura, que los investigadores creen que constituyen aproximadamente el 80% de la masa del universo, es uno de los misterios más esquivos de la física moderna. Qué es exactamente y cómo llegó a ser es un misterio, pero un nuevo estudio de la Universidad Johns Hopkins sugiere ahora que la materia oscura pudo haber existido antes del Big Bang.

El estudio, publicado el 7 de agosto en Cartas de revisión física , presenta una nueva idea de cómo nació la materia oscura y cómo identificarla con observaciones astronómicas.

"El estudio reveló una nueva conexión entre la física de partículas y la astronomía. Si la materia oscura está formada por nuevas partículas que nacieron antes del Big Bang, afectan la forma en que se distribuyen las galaxias en el cielo de una manera única. Esta conexión también puede usarse para revelar su identidad y sacar conclusiones sobre los tiempos anteriores al Big Bang. "dice Tommi Tenkanen, becario postdoctoral en Física y Astronomía en la Universidad Johns Hopkins y autor del estudio.

Si bien no se sabe mucho sobre sus orígenes, Los astrónomos han demostrado que la materia oscura juega un papel crucial en la formación de galaxias y cúmulos de galaxias. Aunque no es directamente observable, Los científicos saben que la materia oscura existe por sus efectos de gravitación sobre cómo la materia visible se mueve y se distribuye en el espacio.

Por mucho tiempo, Los investigadores creían que la materia oscura debe ser una sustancia sobrante del Big Bang. Los investigadores han buscado durante mucho tiempo este tipo de materia oscura, pero hasta ahora todas las búsquedas experimentales no han tenido éxito.

"Si la materia oscura fuera realmente un remanente del Big Bang, entonces, en muchos casos, los investigadores ya deberían haber visto una señal directa de materia oscura en diferentes experimentos de física de partículas, "dice Tenkanen.

Usando un nuevo, marco matemático simple, el estudio muestra que la materia oscura puede haberse producido antes del Big Bang durante una era conocida como inflación cósmica cuando el espacio se expandía muy rápidamente. Se cree que la rápida expansión conduce a una producción copiosa de ciertos tipos de partículas llamadas escalares. Hasta aquí, solo se ha descubierto una partícula escalar, el famoso bosón de Higgs.

"No sabemos qué es la materia oscura, pero si tiene algo que ver con partículas escalares, puede ser más antiguo que el Big Bang. Con el escenario matemático propuesto, no tenemos que asumir nuevos tipos de interacciones entre la materia visible y oscura más allá de la gravedad, que ya sabemos que está ahí, "explica Tenkanen.

Si bien la idea de que la materia oscura existía antes del Big Bang no es nueva, otros teóricos no han podido hacer cálculos que apoyen la idea. El nuevo estudio muestra que los investigadores siempre han pasado por alto el escenario matemático más simple posible para los orígenes de la materia oscura. él dice.

El nuevo estudio también sugiere una forma de probar el origen de la materia oscura mediante la observación de las firmas que deja la materia oscura en la distribución de la materia en el universo.

"Si bien este tipo de materia oscura es demasiado difícil de encontrar en experimentos con partículas, puede revelar su presencia en observaciones astronómicas. Pronto aprenderemos más sobre el origen de la materia oscura cuando se lance el satélite Euclid en 2022. Será muy emocionante ver lo que revelará sobre la materia oscura y si sus hallazgos se pueden utilizar para echar un vistazo a los tiempos anteriores al Gran Estallido."