Los científicos rusos han descubierto que la proporción de partículas inestables en la composición de la materia oscura en los días inmediatamente posteriores al Big Bang no era más del 2% al 5%. Su estudio ha sido publicado en Revisión física D .

"La discrepancia entre los parámetros cosmológicos en el universo moderno y el universo poco después del Big Bang se puede explicar por el hecho de que la proporción de materia oscura ha disminuido. Ahora tenemos, por primera vez, haber podido calcular cuánta materia oscura podría haberse perdido, y cuál sería el tamaño correspondiente del componente inestable, "dice el coautor Igor Tkachev del Departamento de Física Experimental de INR.

Los astrónomos sospecharon por primera vez que había una gran proporción de masa oculta en el universo en la década de 1930, cuando Fritz Zwicky descubrió "peculiaridades" en un cúmulo de galaxias en la constelación de Coma Berenices, las galaxias se movieron como si estuvieran bajo el efecto de la gravedad de una fuente invisible. Esta masa escondida que solo se deduce de su efecto gravitacional, se le dio el nombre de materia oscura. Según datos del telescopio espacial Planck, la proporción de materia oscura en el universo es del 26,8 por ciento; el resto es materia "ordinaria" (4,9 por ciento) y energía oscura (68,3 por ciento).

Se desconoce la naturaleza de la materia oscura. Sin embargo, sus propiedades podrían ayudar a los científicos a resolver un problema que surgió después de estudiar las observaciones del telescopio Planck. Este dispositivo midió con precisión las fluctuaciones en la temperatura de la radiación cósmica de fondo de microondas, el "eco" del Big Bang. Midiendo estas fluctuaciones, los investigadores pudieron calcular parámetros cosmológicos clave utilizando observaciones del universo en la era de la recombinación, aproximadamente 300, 000 años después del Big Bang.

Sin embargo, cuando los investigadores midieron directamente la velocidad de expansión de las galaxias en el universo moderno, Resultó que algunos de estos parámetros variaban significativamente, a saber, el parámetro de Hubble, que describe la tasa de expansión del universo, y también el parámetro asociado con el número de galaxias en cúmulos. "Esta variación fue significativamente mayor que los márgenes de error y los errores sistemáticos que conocemos. Por lo tanto, o estamos tratando con algún tipo de error desconocido, o la composición del universo antiguo es considerablemente diferente a la del universo moderno, "dice Tkachev.

La discrepancia se puede explicar por la hipótesis de la materia oscura en descomposición (DDM), que establece que en el universo temprano, había más materia oscura, pero luego parte de ella decayó.

"Imaginemos que la materia oscura consta de varios componentes, como en materia ordinaria (protones, electrones, neutrones, neutrinos, fotones). Y un componente consta de partículas inestables con una vida útil bastante larga. En la era de la formación del hidrógeno, cientos de miles de años después del Big Bang, todavía están en el universo, pero ahora (miles de millones de años después), han desaparecido habiendo decaído en neutrinos o partículas relativistas hipotéticas. En ese caso, la cantidad de materia oscura en la era de la formación de hidrógeno y hoy será diferente, "dice el autor principal, Dmitry Gorbunov, profesor en MIPT y miembro del personal de INR.

Los autores del estudio analizaron los datos de Planck y los compararon con el modelo DDM y el modelo estándar ΛCDM (materia oscura fría lambda) con materia oscura estable. La comparación mostró que el modelo DDM es más consistente con los datos de observación. Sin embargo, Los investigadores encontraron que el efecto de las lentes gravitacionales (la distorsión de la radiación de fondo de microondas cósmica por un campo gravitacional) limita en gran medida la proporción de materia oscura en descomposición en el modelo DDM.

Usando datos de observaciones de varios efectos cosmológicos, los investigadores pudieron dar una estimación de la concentración relativa de los componentes en descomposición de la materia oscura en la región del 2 al 5 por ciento.

"Esto significa que en el universo actual, hay un 5 por ciento menos de materia oscura que en la era de la recombinación. Actualmente no podemos decir qué tan rápido decayó esta parte inestable; La materia oscura todavía puede estar desintegrando incluso ahora, aunque ese sería un modelo diferente y considerablemente más complejo, "dice Tkachev.