La materia oscura podría ser anterior al Big Bang

Tras varias décadas de intensa búsqueda, nadie ha conseguido aún observar directamente ese extraño tipo de materia. Y ello a pesar de que es hasta cinco veces más abundante que la materia ordinaria, de la que están hechos todos los planetas, estrellas y galaxias que podemos ver en el Universo. Sabemos que la materia oscura está «ahí fuera», pero ninguno de nuestros instrumentos consigue detectarla porque no emite ningún tipo de radiación. Los científicos deben, pues, contentarse con saber que, a pesar de que no podemos verla, la materia oscura ejerce gravedad, y esa gravedad afecta a los movimientos de los objetos convencionales (estrellas y galaxias) que sí podemos ver. Es así como se ha logrado cuantificarla.

En su estudio, los investigadores presentan una nueva idea de cómo pudo surgir la materia oscura, y una forma de poder detectarla por medio de observaciones astronómicas. Algo que, como se ha dicho, no había sido posible hasta ahora.

«Nuestro estudio -afirma Tommi Tenkanen, autor principal de la investigación- revela una nueva conexión entre la física de partículas y la astronomía . Si la materia oscura consiste en nuevas partículas que nacieron antes del Big Bang, entonces afectan la forma en que las galaxias se distribuyen en el cielo de una manera única. Esta conexión puede usarse para revelar su identidad y también para sacar conclusiones sobre los tiempos anteriores al propio Big Bang».

A pesar de que no se sabe nada sobre su origen, los astrónomos han demostrado sobradamente que la materia oscura desempeña un papel determinante en la formación de galaxias y cúmulos galácticos, que no podrían mantener su cohesión sin su existencia.

Durante mucho tiempo, se pensaba que la materia oscura debía ser un remanente del Big Bang, una sustancia que, de alguna manera, «sobró» tras producirse la gran explosión que dio origen al Universo que conocemos. Pero la búsqueda de esa clase de materia oscura no ha dado resultados hasta ahora.

«Si la materia oscura fuera realmente un resto del Big Bang -explica Tenkanen- los investigadores tendrían que haber visto ya una señal directa de su existencia en diferentes experimentos de física de partículas". Y no ha sido así.

Usando un nuevo y sencillo marco matemático, el estudio muestra, sin embargo, que la materia oscura podría haber surgido antes del Big Bang, durante una era conocida como «la inflación cósmica», durante la que el espacio mismo se expandió muy rápidamente . Se cree que esa expansión exponencial lleva a producir una gran cantidad de un determinado tipo de partículas, los escalares. Aunque, hasta ahora, solo se ha descubierto una partícula de esa clase, el bosón de Higgs.

«No sabemos qué es la materia oscura -prosigue Tenkanen- pero si tiene algo que ver con partículas escalares, entonces podría ser más antigua que el propio Big Bang. Gracias al escenario matemático que hemos propuesto, no es necesario asumir nuevos tipos de interacciones entre la materia visible y la materia oscura más allá de la gravedad, que ya sabemos que existe».

La idea de una materia oscura anterior al Big Bang no es nueva, pero nadie hasta ahora había conseguido hacer cálculos que respaldaran la idea. El nuevo estudio, sin embargo, resalta el hecho de que hasta ahora los investigadores siempre habían pasado por alto el escenario matemático más simple posible a la hora de buscar los orígenes de la materia oscura.

La nueva investigación también sugiere una forma de probar el origen de la materia oscura observando las firmas que ésta deja en la distribución de materia en el Universo. «Aunque este tipo de materia oscura es demasiado difícil de encontrar en experimentos con partículas -concluye el investigador- sí que puede revelar su presencia en observaciones astronómicas. Muy pronto, cuando se lance el satélite Euclides en 2022, podremos aprender más sobre cómo exactamente surgió la materia oscura. Será algo muy emocionante ver qué nuevas revelaciones nos esperan, y si esos hallazgos podrán o no usarse para llegar a los tiempos anteriores al Big Bang».