La materia oscura podría colorear nuestra visión del universo

La materia oscura tiene dos propiedades fundamentales: tiene masa como la materia regular y, a diferencia de esta, reacciona débilmente o no reacciona en absoluto con la luz. Los neutrinos cumplen estos dos criterios, pero se mueven por el espacio a una velocidad cercana a la de la luz, lo que los convierte en una forma de materia oscura caliente. Las observaciones que tenemos sugieren que la materia oscura es fría.

Además, no hay suficientes neutrinos para explicar toda la materia oscura, por lo que sabemos que no está compuesta de neutrinos. Ninguna otra partícula conocida cumple estos criterios, así que desconocemos de qué podría estar compuesta la materia oscura. ¡Atención, físicos teóricos!

Una de las ideas teóricas más populares es que la materia oscura está compuesta de partículas masivas de interacción débil (WIMP). Existen varias versiones de WIMP, pero la idea básica es que son partículas demasiado masivas para ser observadas en los aceleradores de partículas actuales. Una consecuencia de las WIMP es que se desintegrarían, ya sea espontáneamente o mediante interacciones mutuas, en las partículas menos masivas que observamos actualmente.

Debido a esto, se han realizado varias búsquedas de emisiones de materia oscura, como los rayos gamma. La idea es que, cuando la materia oscura colisiona, podría crear una cascada de partículas de alta energía y luz. Hasta ahora, la evidencia al respecto ha sido, en el mejor de los casos, débil y no alcanza el nivel de evidencia clara. Si la materia oscura interactúa, no lo hace con fuerza y ​​no emite una cantidad significativa de luz.

Pero un estudio reciente analiza las partículas de desintegración WIMP desde una perspectiva diferente. El estudio se publicó en la revista Physics Letters B.

En lugar de detectar directamente las partículas de desintegración de alta energía, los autores calcularon cómo interactuaría la luz de fondo con estas partículas. Descubrieron que podría haber interacciones que afecten a la luz de galaxias distantes de forma medible.

El equipo calculó las secciones eficaces de dispersión teóricas para dos casos de materia oscura: uno donde la materia oscura solo interactúa gravitacionalmente y otro donde las colisiones de partículas de materia oscura producen partículas secundarias. Descubrieron que, en el primer caso, los fotones de baja energía tienden a dispersarse más hacia adelante, mientras que en el segundo, tienden a retrodispersarse con mayor frecuencia.

Esto significa que si la materia oscura es puramente gravitacional, la luz que la atraviesa recibiría una pequeña cantidad de energía adicional, desviándola ligeramente hacia el azul. Si la materia oscura interactúa débilmente, la luz que la atraviesa pierde algo de energía y se ve ligeramente más roja.

Cabe destacar que este efecto de tinte es muy pequeño. Es demasiado pequeño para permitir modelos cosmológicos alternativos como la luz cansada. Sin embargo, el efecto podría ser lo suficientemente grande como para que lo observemos. Por ejemplo, los autores compararon sus modelos con las observaciones de Fermi-LAT del centro galáctico de la Vía Láctea.

Descubrieron que ambos modelos se ajustan a las incertidumbres de las observaciones actuales. Mejores observaciones de rayos gamma de alta energía desde el centro de nuestra galaxia podrían confirmar o refutar el modelo. La materia oscura sigue siendo un profundo enigma de la cosmología, por lo que conviene seguir buscando nuevas ideas. Quizás el descubrimiento que hemos estado buscando demuestre que vemos el universo de color de rosa.

Con información de Physics Letters B