El Universo pudo haber comenzado con un Big Bang oscuro
Por Paul M. Sutter, Universe Today.
06 de marzo de 2023.
Crédito: arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2302.11579
El Big Bang puede no haber estado solo. A la aparición de todas las partículas y radiaciones del Universo puede haberse unido otro Big Bang que inundó nuestro Universo de partículas de materia oscura. Y es posible que podamos detectarlo.
En la imagen cosmológica estándar, el Universo primitivo era un lugar muy exótico. Quizás lo más trascendental que sucedió en nuestro cosmos fue el evento de la inflación, que en tiempos muy tempranos después del Big Bang envió a nuestro Universo a un período de expansión extremadamente rápida. Cuando terminó la inflación, los campos cuánticos exóticos que impulsaron ese evento decayeron, transformándose en la avalancha de partículas y radiación que permanece hoy.
Cuando nuestro Universo tenía menos de 20 minutos, esas partículas comenzaron a ensamblarse en los primeros protones y neutrones durante lo que llamamos nucleosíntesis del Big Bang. La nucleosíntesis del Big Bang es un pilar de la cosmología moderna, ya que los cálculos detrás de ella predicen con precisión la cantidad de hidrógeno y helio en el cosmos.
Sin embargo, a pesar del éxito de nuestra imagen del Universo primitivo, todavía no comprendemos la materia oscura, que es la forma misteriosa e invisible de la materia que ocupa la gran mayoría de la masa del cosmos. La suposición estándar en los modelos del Big Bang es que cualquier proceso que generó partículas y radiación también creó la materia oscura. Y después de eso, la materia oscura simplemente se quedó ignorando a todos los demás.
Pero un equipo de investigadores ha propuesto una nueva idea. Argumentan que nuestras eras de inflación y nucleosíntesis del Big Bang no estaban solas. La materia oscura puede haber evolucionado a lo largo de una trayectoria completamente separada. En este escenario, cuando la inflación terminó, todavía inundó el Universo con partículas y radiación. Pero no materia oscura. En cambio, quedaba algún campo cuántico que no se desvanecía. A medida que el Universo se expandió y se enfrió, ese campo cuántico adicional finalmente se transformó y provocó la formación de materia oscura.
La ventaja de este enfoque es que desacopla la evolución de la materia oscura de la materia normal, de modo que la nucleosíntesis del Big Bang puede proceder tal como la entendemos actualmente, mientras que la materia oscura evoluciona a lo largo de un camino separado.
Este enfoque también abre caminos para explorar una rica variedad de modelos teóricos de la materia oscura porque ahora que tiene un camino evolutivo separado, es más fácil realizar un seguimiento en los cálculos para ver cómo podría compararse con las observaciones. Por ejemplo, el equipo detrás del artículo pudo determinar que si hubo un llamado Big Bang oscuro, tuvo que ocurrir cuando nuestro Universo tenía menos de un mes.
La investigación también encontró que la aparición de un Big Bang oscuro lanzó una firma única de fuertes ondas gravitacionales que persistirían en el Universo actual. Los experimentos en curso, como los conjuntos de sincronización de púlsares, deberían poder detectar estas ondas gravitacionales, si existen.
Todavía no sabemos si ocurrió un Big Bang oscuro, pero este trabajo brinda un camino claro para probar la idea. El estudio se publica en el servidor de preimpresión arXiv.
Fuente:
https://phys.org/news/2023-03-universe-dark-big.html