Cómo un 'chasquido' cósmico creó la materia oscura
La materia oscura de axiones podría ganar masa solo dentro de burbujas de una transición de fase cósmica, como vapor en agua hirviendo. Las simulaciones muestran que las transiciones rápidas aumentan la abundancia; las lentas la suprimen. Esto también altera cómo se agrupa la materia oscura, clave para su detección. ¿Podrían las burbujas del universo temprano seguir moldeando el cosmos?
El universo está lleno de materia oscura invisible, una sustancia que no emite luz pero se delata por su atracción gravitacional. La astrónoma Vera Rubin demostró que las galaxias giran como si contuvieran mucha más masa de la que podemos ver. Uno de los mejores candidatos para estas partículas invisibles es el axión, una partícula ultraligera que los físicos añadieron al Modelo Estándar para resolver el misterio de las interacciones fuertes.
Normalmente se pensaba que los axiones 'despertaban' lentamente en el universo primitivo: su masa aumentaba de forma gradual. Pero, ¿y si la masa se activó de golpe, como un interruptor de luz? Ese es precisamente el escenario que consideraron los físicos, inspirados por los trabajos de Stephen Hawking sobre efectos cuánticos y la posible violación de la conservación de la entropía en los primeros instantes del cosmos. Esto pudo ocurrir durante una transición de fase cosmológica, ese 'sacudón'.
Las simulaciones por computadora mostraron que, en un universo en expansión cuya dinámica describió hace un siglo Georges Lemaître, empiezan a crecer de repente 'burbujas' con masa activada. Si se fusionan rápido, los axiones se retrasan en sus oscilaciones y se acumulan en exceso, como un columpio que se empuja con retraso y se balancea con más fuerza. En cambio, si la transición es lenta, aparecen ondas de choque delante de las paredes de las burbujas que amortiguan las oscilaciones, y hay menos partículas. Esto obliga a replantear la búsqueda del axión. Nuevos datos del telescopio JWST y observaciones de agujeros negros ayudan a precisar cuán rápida fue aquella antigua transición. Y además, el mismo proceso pudo dejar una estela: ondas gravitacionales, que hoy se intentan detectar. Así, el 'chasquido' cósmico abre el camino para desentrañar la naturaleza de la materia oscura.
🎯 Si el 'chasquido' cósmico hubiera ocurrido un poco después, los grumos de materia oscura se habrían vuelto tan densos que podrían haber colapsado en diminutos agujeros negros.