La materia oscura, las cosas que se supone que representan aproximadamente una cuarta parte del universo, pero que no parecen interactuar con la luz en absoluto, podrían tener una pequeña carga eléctrica, según un nuevo estudio.
Hasta ahora, la materia oscura se ha dado a conocer solo a través de la gravedad, tirando de estrellas y galaxias. Pero ahora, los astrofísicos Julian Muñoz y Abraham Loeb de la Universidad de Harvard sugieren que una pequeña fracción de partículas de materia oscura podría tener una pequeña carga eléctrica, lo que significa que la materia oscura podría interactuar con la materia normal a través de la fuerza electromagnética.
De ser cierto, esta idea no solo representaría un gran paso en la comprensión de la materia oscura, sino que también explicaría un misterio reciente que ha estado confundiendo a los cosmólogos.
Enfriamiento curioso
En febrero, los astrónomos anunciaron la primera detección de una señal evasiva del gas de hidrógeno desde el amanecer cósmico, el período de unos 180 millones de años después del Big Bang, cuando las primeras estrellas comenzaron a brillar. En este momento, el gas de hidrógeno que flotaba entre las estrellas estaba frío, más frío que el fondo cósmico de microondas, la radiación sobrante del Big Bang que baña el universo.
Debido a que el hidrógeno es más frío que este resplandor, el gas absorbe la radiación, en particular, la radiación con una longitud de onda de 21 centímetros (8.3 pulgadas). Al medir la absorción de radiación por el hidrógeno, los astrónomos pueden comprender mejor el amanecer cósmico, una era relativamente desconocida de la historia cósmica. Usando una antena de radio en Australia Occidental llamada Experimento para Detectar la Época Global de la Firma de la Reionización (EDGES), un equipo de astrónomos pudo detectar esta absorción por primera vez.
"Esto es, en sí mismo, un descubrimiento científico sorprendente", dijo Muñoz a Live Science. Pero más que eso, agregó, los astrónomos descubrieron que el hidrógeno absorbe el doble de fotones de lo esperado. Para que el gas absorba tanta radiación, tendría que ser aún más frío de lo que pensaban los científicos.
Muñoz y Loeb propusieron que la materia oscura podría ser la culpable del curioso enfriamiento. En un artículo publicado el 30 de mayo en la revista Nature, descubrieron que si menos del 1 por ciento de la materia oscura tenía aproximadamente una millonésima parte de la carga eléctrica de un electrón, entonces esta materia evasiva podría extraer calor del hidrógeno, de forma similar a cómo los cubitos de hielo enfrían tu limonada. "Aquí el hielo es la materia oscura", dijo Muñoz.
Su idea no es completamente nueva. Hace décadas, los físicos propusieron que las partículas de materia oscura podrían tener una carga eléctrica.
Y no es la única explicación para este enfriamiento. En un artículo del 1 de marzo en la revista Nature, Rennan Barkana, cosmólogo de la Universidad de Tel Aviv en Israel, propuso que una forma más general de materia oscura, que no necesariamente tiene una carga, podría enfriar la materia normal y explicar los datos de EDGES .
Ambas propuestas de materia oscura hacen predicciones similares, dijo Barkana, quien no participó en el estudio actual.
"Este es un momento para el optimismo cauteloso y mantener una mente abierta, tanto sobre la observación de radio como sobre la interpretación", dijo Barkana a Live Science.
Docenas de ideas
La materia oscura es solo una de las docenas de ideas propuestas para explicar la anomalía. Por ejemplo, en lugar de que el gas se enfríe, la radiación de fondo podría ser más caliente de lo esperado, con algún proceso exótico que produzca más radiación que aún no se ha tenido en cuenta. O simplemente podría haber errores en el análisis o la medición.
De hecho, la observación EDGES es la primera de su tipo, y aunque el equipo pasó dos años verificando y volviendo a verificar el análisis, los investigadores necesitarán más datos para confirmar los resultados desconcertantes.
"Si EDGES es correcto, no creo que haya ninguna explicación convencional que sea convincente", dijo Steven Furlanetto, astrofísico de la Universidad de California en Los Ángeles, que no participó en el estudio. "Realmente necesitas ir a uno de estos escenarios de física no estándar, y en ese caso, creo que está abierto".
Muñoz, sin embargo, es parcial a la explicación de la materia oscura. "Si EDGES tiene razón, parece muy difícil que esto no sea el resultado de la materia oscura", dijo.
Varios instrumentos en todo el mundo ya se están preparando para hacer observaciones más detalladas. A diferencia de EDGES, algunos experimentos, como un radiotelescopio en Sudáfrica llamado Epoch de hidrógeno de la matriz de reionización, podrán medir cómo varía la absorción en el cielo. Si una pequeña fracción de materia oscura está cargada eléctricamente como dicen Muñoz y Loeb, entonces creará un patrón distinto en esta variación, proporcionando una prueba clave para la materia oscura cargada eléctricamente.
