La Rioja

Científicos determinan cuánta materia oscura falta desde el inicio del Universo

Mapa de materia oscura.
Mapa de materia oscura. / Efe
  • Según los datos del telescopio espacial Planck, la proporción de materia oscura en el universo es del 26,8 por ciento

Científicos rusos han descubierto que la proporción de partículas inestables en la composición de la materia oscura tras el Big Bang no superó más del 2 al 5 por ciento al del Universo actual.

"La discrepancia entre los parámetros cosmológicos en el universo moderno y el universo poco después del Big Bang puede explicarse por el hecho de que la proporción de materia oscura ha disminuido.Por primera vez, hemos 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 del INR (Institute for Nuclear Research).

Los astrónomos sospecharon que había una gran proporción de masa oculta en el universo en la década de 1930, cuando Fritz Zwicky descubrió "peculiaridades" en un grupo de galaxias en la constelación Coma Berenices: las galaxias se movían como si estuvieran bajo el efecto de la gravedad de una fuente invisible. Esta masa oculta, que sólo se deduce de su efecto gravitatorio, recibió el nombre de materia oscura. Según los 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).

La naturaleza de la materia oscura permanece desconocida. Sin embargo, sus propiedades podrían ayudar a los científicos a resolver un problema que surgió después de estudiar las observaciones del telescopio de 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 los parámetros cosmológicos clave usando 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 la expansión de las galaxias en el universo moderno, resultó que algunos de estos parámetros variaban significativamente. "Esta variación era significativamente más que márgenes de error y errores sistemáticos conocidos por nosotros. Por lo tanto, o estamos tratando con algún tipo de error desconocido, o la composición del universo antiguo es considerablemente diferente del universo moderno", dice Tkachev.

La discrepancia puede ser explicada por la hipótesis de la materia oscura decadente (DDM), que afirma que en el universo primitivo había más materia oscura, pero luego parte de ella decayó.

"Imaginemos que la materia oscura consta de varios componentes, como en la materia ordinaria (protones, electrones, neutrones, neutrinos, fotones) y un componente consiste en partículas inestables con una vida 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 la cantidad de materia oscura en la era de la formación de hidrógeno y hoy será diferente ", dice el autor principal Dmitry Gorbunov, profesor del MIPT (Moscow Institute of Physics and Technology).

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

Usando los datos de las observaciones de varios efectos cosmológicos, los investigadores fueron capaces de 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 época de la recombinación, pero actualmente no podemos decir con qué rapidez esta parte inestable se deterioró; la materia oscura todavía puede estar desintegrándose incluso ahora, aunque sería un modelo diferente y considerablemente más complejo", dice Tkachev.