Una nueva investigación realizada en la Universidad de Sussex ha simulado la materia oscura de una manera nueva por primera vez, interrumpiendo el pensamiento convencional sobre la composición del universo. La investigación, publicada en Cartas de revisión física , se realizó junto con las universidades de Princeton, Harvard, Cambridge y MIT y otras.
Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que una gran proporción del universo está compuesta por partículas invisibles o materia oscura, y que estas deben ser muy frías y pesadas. Pero la búsqueda de pruebas ha sido esquiva, lo que ha llevado a los investigadores a considerar teorías alternativas.
Las nuevas simulaciones muestran cómo las estrellas y las galaxias podrían haberse formado y agrupado en el origen del universo si la materia oscura tiene una masa muy ligera, en lugar de muy pesada, como han supuesto la mayoría de los científicos.
Un físico de la Universidad de Sussex trabajó con un equipo internacional para calcular cómo se comportaría la materia oscura y qué aspecto tendrían las primeras galaxias, si fuera 'borrosa' y extremadamente ligera en masa.
La teoría 'difusa' de la materia oscura imagina que la materia oscura está compuesta de partículas diminutas que son tan ligeras que se comportan como materia cuántica y se mueven en ondas. Su naturaleza cuántica se ve en escalas galácticas. Convencionalmente, se ha imaginado la materia oscuraestar frío es decir, donde las partículas no se mueven. Pero han surgido dudas en torno a esta teoría, ya que los aceleradores de partículas hasta ahora no han podido crear tal materia oscura. La nueva teoría de la 'materia oscura difusa' ha ganado popularidad comotiene sentido según la física de partículas, pero nunca antes se había simulado completamente.
Las simulaciones muestran las formas que habrían tomado las galaxias al comienzo del universo si la materia oscura fuera borrosa y extremadamente ligera. El equipo las contrasta con las galaxias familiares formadas en el escenario de materia oscura fría. A medida que el universo ha envejecido, las galaxias hanPero cuando se lance la nueva generación de telescopios, incluido el Telescopio Espacial James Webb, en el que están trabajando los físicos de Sussex, los científicos esperan poder mirar más atrás en la historia del universo para ver lo que solía hacer.parece.
La Dra. Anastasia Fialkov, quien realizó la investigación mientras estaba en la Universidad de Sussex, dijo :
"La naturaleza de la materia oscura sigue siendo un misterio. La teoría de la materia oscura difusa tiene sentido en términos de física fundamental, por ejemplo, la teoría de cuerdas, por lo que es un candidato interesante para la materia oscura. Y si se demuestra la teoría de la materia oscura difusaJusto por la nueva generación de potentes telescopios, entonces habremos clavado la naturaleza de la materia oscura: uno de los mayores misterios de todos.
"En todo el mundo, los investigadores están buscando materia oscura y los físicos de partículas están construyendo modelos para la materia oscura, y muchos de ellos han asumido que la materia oscura es 'fría'. La teoría difusa de la materia oscura, donde la materia oscura se comporta como unonda a escalas galácticas, ahora presenta un escenario alternativo creíble: que la materia oscura es pequeña, se mueve en ondas comportándose como materia cuántica. Nuestras simulaciones son las primeras en abordar la formación de galaxias en el contexto de la materia oscura difusa ".
La profesora Kathy Romer, astrofísica de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Sussex, dijo :
"La búsqueda de la materia oscura es un poco como '¿Dónde está Wally?' '. El trabajo dedicado durante las últimas décadas por astrónomos y físicos de partículas nos ha dado algunas de las pistas que debemos buscar, equivalentes al saltador rayado de Wally ysombrero, pero todavía no lo hemos encontrado. Tal vez no deberíamos haber estado buscando a Wally materia oscura fría todo este tiempo, pero deberíamos haber estado buscando a Wenda materia oscura difusa. Esta nueva investigación es muy importante porquenos proporciona otra pista que debemos buscar, equivalente a los calcetines a rayas de Wenda ".
Philip Mocz, becario de Einstein en Princeton, dice :
"La materia oscura es una especie de cuna en la que nacen las galaxias, y las formas de la cuna también dan forma a las galaxias. Diferentes modelos de materia oscura predicen diferentes formas de cuna, particularmente en el Universo joven. Es un gran lugar para buscar y obtener nuevaspistas sobre qué es la materia oscura ".
¿Qué muestra la investigación?
Los investigadores encontraron que si la materia oscura es fría, las galaxias del universo temprano se habrían formado en "halos" casi esféricos. Pero si la materia oscura es borrosa, el universo temprano se habría visto diferente, con galaxias formándose primero en colas extendidas., o 'filamentos'. Y el tamaño, la forma y la fragmentación de estos filamentos es diferente en cada escenario.
La hipótesis de la materia oscura fría funciona bien para describir la estructura a gran escala del universo observable. Por lo tanto, la mayoría de los modelos de formación de galaxias se basan en la suposición de que la materia oscura es fría. Pero existen discrepancias entre las observaciones y las predicciones del frío.materia oscura. Si nos fijamos en galaxias muy pequeñas, la distribución de la materia oscura no encaja con las predicciones de los modelos teóricos. Además, como los aceleradores de partículas aún no han descubierto la materia oscura, el modelo de materia oscura fría se vuelve cada vez menos atractivo.
El equipo ha desarrollado las primeras predicciones realistas de cómo se verían las primeras galaxias en un universo dominado por materia oscura difusa. El objetivo es proporcionar un mapa para los próximos telescopios, como el Telescopio Espacial James Webb, que podríanmiren lo suficientemente atrás en el tiempo para detectar las primeras galaxias. Si ven galaxias con colas o 'filamentos' como se simula en esta investigación, puede comenzar a confirmar que la materia oscura es de naturaleza borrosa.
El Dr. Fialkov ahora se ha trasladado a la Universidad de Cambridge.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Sussex . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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