LA TEORÍA DEL ‘BIG BANG OSCURO’ SOSTIENE QUE UN SEGUNDO EVENTO DE ORIGEN COSMOLÓGICO PODRÍA AYUDAR A RESOLVER EL MISTERIO DE LA MATERIA OSCURA
Hace 13.700 millones de años, una pequeña bolsa de radiación extremadamente caliente y densa estalló en una explosión que, según las teorías cosmológicas modernas, dio origen al universo tal como lo conocemos hoy. Sin embargo, el evento Big Bang , como se le conoce, puede no haber sido el único de su tipo, según una nueva investigación que propone la idea de un segundo “Big Bang oscuro” para ayudar a explicar uno de los mayores misterios persistentes de la cosmología.
En general, el Big Bang ha tenido una amplia aceptación entre los cosmólogos como el evento que marcó el punto de partida de nuestro universo, expandiéndose desde su increíble estado primordial de calor y densidad hacia toda la materia y energía que pueblan el cosmos tal como los vemos hoy.
Al principio de la evolución del universo, existía una mezcla de partículas ligeras, o fotones, y partículas subatómicas conocidas como bariones en un estado de temperaturas extremas. La producción de núcleos en la fase más temprana del universo (probablemente en los primeros 20 minutos, aunque posiblemente incluso en cuestión de segundos), además de isótopos ligeros de hidrógeno, describe lo que se conoce como nucleosíntesis del Big Bang, un concepto que respalda esta mezcla temprana de fotones y bariones.
Un problema que han encontrado los cosmólogos es que no se ofrece un apoyo similar para explicar la materia oscura , la misteriosa sustancia no luminosa que, según la hipótesis, puebla el universo. Sin embargo, algunos investigadores están empezando a observar períodos posteriores del desarrollo del universo en busca de posibles pistas sobre los misteriosos orígenes de la materia oscura.
En un nuevo artículo preimpreso de los autores Katherine Freese y Martin Wolfgang Winkler, los autores proponen un segundo tipo de evento cosmológico, al que llaman “Big Bang Oscuro”, que podría haber sido responsable de la creación de materia oscura y posiblemente también de radiación oscura.
Freese y Winkler, que ocurrió en algún momento después del Big Bang original, postulan que el Big Bang Oscuro podría haber tenido lugar mucho más tarde, y dentro de una región hipotética del universo compuesta de materia y energía oscuras, acertadamente denominada sector oscuro.
En algún momento, argumentan, el sector oscuro puede haber experimentado una transición de fase que podría haber provocado que la energía oscura del vacío se transformara en un plasma de partículas oscuras que se manifestaba a temperaturas extremadamente altas. Esta etapa de transición, conocida como transición de fase de primer orden, describe el proceso físico en el que un estado, como sólido o líquido, se convierte en otro.
Según el artículo preimpreso de Freese y Winkler, la materia oscura podría haberse originado durante este Big Bang Oscuro de diversas formas, que incluyen lo que llaman “canibalismo de materia oscura”, donde las partículas de materia oscura se consumen entre sí. Una posibilidad adicional implica la aniquilación de partículas de materia oscura en pares, después de lo cual pasan por una fase de enfriamiento llamada congelación térmica.
En otro escenario, la formación de materia oscura extremadamente pesada, a la que Freese y Winkler llaman “dark-zilla”, podría haberse originado como resultado de la colisión de burbujas durante este hipotético Big Bang Oscuro.
“Mostraremos que el Big Bang Oscuro es consistente con las limitaciones de la formación de estructuras y el Fondo Cósmico de Microondas (CMB) si ocurrió cuando el Universo tenía menos de un mes”, escriben Freese y Winkler, citando también ciertas limitaciones de temperatura.
Aunque reconocen que los tipos de materia oscura que se habrían originado a partir de tal evento serían difíciles de detectar directa o indirectamente, sostienen que “el Big Bang Oscuro podría producir señales de ondas gravitacionales únicas detectables mediante experimentos de matrices de temporización de púlsares.
“Además, esta teoría abre la posibilidad de descubrir materia oscura cálida o que interactúa consigo misma en futuras observaciones de estructuras a pequeña escala en el universo”, añaden los autores.
El nuevo artículo de Freese y Winkler , “Dark Matter and Gravity Waves from a Dark Big Bang”, está pendiente de revisión por pares y publicación, y actualmente se puede leer en el sitio web de preimpresión de acceso abierto arxiv.org.
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