Universo visible y oscuro pudieron coevolucionar tras el Big Bang

A través de una serie de modelos informáticos, físicos han descubierto que los sectores visible y oscuro del universo probablemente coevolucionaron justo después del Big Bang.

Entienden que esta nueva hipótesis planeta profundas repercusiones en la forma en que el universo se ha desarrollado a partir de entonces.

Pran Nath, autor de la nueva investigación y profesor de física en la Universidad Northeastern, dice que "el 95% del universo es oscuro, invisible a los ojos. Sin embargo, sabemos que el universo oscuro está ahí por su atracción gravitacional sobre las estrellas", dice. Aparte de su gravedad, la materia oscura nunca pareció tener mucho efecto en el universo visible.

Sin embargo, la relación entre estos dominios visible e invisible, especialmente cuando se formó el universo, sigue siendo una cuestión abierta.

Nath dice que hubo un momento en que algunos físicos descartaron efectivamente este sector oculto, ya que podemos explicar la mayor parte de lo que sucede dentro de lo visible; es decir, si nuestros modelos pueden representar con precisión lo que vemos que sucede a nuestro alrededor, ¿por qué molestarse en intentar medir? ¿Algo que no tiene ningún efecto discernible?

"La pregunta es, ¿cuál es la influencia del sector oculto en el sector visible?" pregunta Nat en un comunicado. "¿Pero qué nos importa? Podemos explicarlo todo". Pero no podemos explicarlo todo, sostiene Nath. Hay anomalías que no parecen encajar en el llamado "Modelo Estándar" del universo.

Que los sectores visible y oculto estén mutuamente aislados es una idea errónea, dice Nath, basada en la suposición "de que los sectores visible y oculto evolucionaron independientemente uno del otro". Nath quiere cambiar esa suposición.

En un artículo publicado en Physical Review D, en coautoría con su compañero Jinzheng Li, Nath quiere plantear lo que él llama "la pregunta más importante: ¿cómo sabemos que evolucionaron de forma independiente?".

Para probar esta suposición, Nath y su equipo "introdujeron algunas interacciones débiles" entre los dos sectores en sus modelos del Big Bang. Estas escasas interacciones no serían suficientes para afectar el resultado de, digamos, experimentos con aceleradores de partículas, "pero queríamos ver cuáles serían los efectos en el sector visible en su conjunto", dice Nath, "desde la época del Big Bang al tiempo actual".

Incluso con interacciones mínimas entre los dos sectores, Nath y su equipo descubrieron que la influencia de la materia oscura en la materia visible de la que estamos hechos podría tener un impacto importante en los fenómenos observables.

La expansión de Hubble, que dice, en los términos más simples, que las galaxias se están alejando unas de otras y, por tanto, que el universo se está expandiendo, por ejemplo, contiene una diferencia "bastante seria" entre lo que predice el Modelo Estándar y lo que se ha observado. Los modelos de Nath explican parcialmente esta diferencia.

Una variable importante es la temperatura del sector oculto durante el Big Bang.

Podemos estar bastante seguros de que el sector visible comenzó muy caliente en el momento del Big Bang. A medida que el universo se enfría, dice Nath, "lo que vemos es el remanente de ese período del universo".

Pero al estudiar la evolución de los dos sectores, Nath y su equipo pudieron modelar ambas condiciones: un sector oculto que comenzó en caliente y otro sector oculto que comenzó en frío.

Lo que observaron fue sorprendente: a pesar de diferencias significativas entre los modelos, con importantes implicaciones sobre cómo era el universo en los primeros tiempos, tanto el modelo frío como el caliente eran consistentes con el sector visible que podemos observar hoy.

En otras palabras, nuestras mediciones actuales del universo visible son insuficientes para confirmar de qué lado cayó el sector oculto al principio: caliente o frío.

Nath se apresura a señalar que, más que un fracaso del experimento, este es un ejemplo de modelos matemáticos que superan nuestras capacidades experimentales actuales.

No es que la diferencia entre un sector oculto frío o caliente no tenga relación con el universo visible, sino que aún no hemos realizado experimentos con suficiente precisión. Nath menciona el Telescopio Webb como un ejemplo de la próxima generación de herramientas que podrán realizar observaciones tan precisas.

El objetivo final de todo este trabajo de modelado es hacer mejores predicciones sobre el estado del universo, cómo funciona y qué encontraremos cuando miremos cada vez más profundamente en el cielo nocturno.