El sector oscuro en un columpio: un resorte escalar resuelve los enigmas cosmológicos ✛
Dos telescopios miran al mismo universo y ven velocidades diferentes. Las mediciones locales de supernovas dan 73.04 ± 1.04 km/s/Mpc, mientras que los datos de la radiación de fondo de microondas en el modelo estándar predicen 67.36 ± 0.54. La discrepancia de 5.7σ no parece casualidad: es la tensión de Hubble, una grieta en los cimientos de la cosmología.
El sector oscuro en un columpio: esa es la metáfora del nuevo modelo. Un resorte escalar se comprime y luego se suelta, cambiando las reglas del juego para todo el universo. Poco después del Big Bang, el sector oscuro experimenta una transición de fase, un cambio abrupto en el estado de la materia. Nace una radiación oscura autointeractuante, y el multiplete fermiónico de materia oscura sufre un desdoblamiento de masas. Cuando el universo se enfría, la interacción entre la materia oscura y la radiación se desconecta. Este mecanismo se denomina Dark Radiation Matter Decoupling (DRMD).
Antes no estaba claro cómo conciliar las mediciones locales con los datos de la radiación de fondo de microondas sin violar las restricciones sobre la radiación oscura de la nucleosíntesis. Ahora está claro: el desacoplamiento dinámico de la interacción, provocado por la transición de fase, permite eliminar por completo la tensión de Hubble en el marco de un modelo microscópico. Los autores construyeron un modelo con simetría gauge, ruptura espontánea y un multiplete fermiónico, y luego lo probaron con los datos de Planck, DESI y Pantheon+. El resultado: concordancia con el valor local de H0 a nivel de 1.4σ, y una mejora en χ² de −33.3 en comparación con el modelo estándar.
El modelo ofrece predicciones concretas para futuros sondeos del cielo, como DESI y Euclid, y para experimentos de ondas gravitacionales. La transición de fase debería generar ondas gravitacionales que podrían ser detectadas por los conjuntos de púlsares de temporización. Esto permitirá distinguir DRMD de otras soluciones a la tensión de Hubble. El columpio se ha detenido, y el universo muestra la misma cara a cualquier observador.
El desdoblamiento de masas entre los componentes de la materia oscura en el modelo DRMD es de solo alrededor del 0.1% de la masa, pero es precisamente esta diminuta diferencia la que determina cuándo la materia oscura deja de interactuar con la radiación, lo cual es crítico para resolver la tensión de Hubble.
La idea de un sector oscuro con sus propias partículas e interacciones resuena con el concepto de 'vida oscura' de la ciencia ficción, por ejemplo, en la novela 'El bosque oscuro' de Liu Cixin, donde la materia oscura juega un papel clave en la cosmología.