Los axiones, unas extrañas partículas, podrían ser las responsables de lo que conocemos como materia oscura. Un grupo de investigadores ha intentado entender si estas partículas, cuya existencia está por demostrarse, podrían ser realmente las responsables de la materia oscura del universo.
Los axiones podrían ser materia oscura
Un grupo de investigadores ha decidido realizar una búsqueda diferente, en lugar de buscar directamente la presencia de axiones. Por ello, se han fijado en la «rugosidad» del Universo y han descubierto que la materia está distribuida de una manera más uniforme de lo que se esperaba. Así que, ¿cuál es el papel de los axiones en todo esto? La mecánica cuántica explica que estas partículas ultraligeras son difusas, porque su comportamiento es como el de una onda. No solo eso, su longitud de onda puede ser mayor que toda una galaxia.
Aparentemente, esa característica tiene un papel a la hora de hacer que el universo sea más homogéneo, al influir en la formación y distribución de la materia oscura. Si eso es cierto, ayudaría a explicar por qué la materia en el universo está repartida de una manera muy homogénea. Implica que los axiones tienen un papel en la distribución de la materia en el universo. La idea es interesante, y es un gran paso adelante si el equipo puede poner a prueba su teoría de alguna otra manera. Podría confirmarse con observaciones y experimentos en el futuro.
Encontrar axiones de materia oscura sería uno de los descubrimientos más importantes del siglo, como dicen los propios investigadores. Al mismo tiempo, sus resultados sugieren una posible explicación sobre por qué el universo es menos rugoso de lo que se esperaba. Es algo que ha quedado claro, a lo largo de la última década, gracias a diferentes observaciones. ¿Cómo es posible entender el efecto de la materia oscura en la materia normal a lo largo del tiempo? Una manera de hacerlo es analizar el inicio del universo y cómo estaba repartida en aquel entonces.
El análisis del fondo de radiación de microondas
Para ello, los investigadores han analizado el fondo de radiación de microondas, una reliquia de la luz emitida tras el Big Bang. Han utilizado los datos de diferentes campañas de observación del fondo, incluyendo los datos de la misión del telescopio Planck, del Telescopio de Cosmología Atacama y el Telescopio del Polo Sur. Los datos ofrecen un vistazo general a la distribución de la materia en la infancia del cosmos. El siguiente paso fue fijarse en la distribución de galaxias. El equipo utilizó datos de la Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) que contiene las posiciones de casi un millón de galaxias cercanas.
En esencia, han comparado qué aspecto tenía el cosmos en el pasado con el que muestra en el presente. Esto ha permitido entender cómo ha cambiado la distribución de la materia a lo largo del tiempo. Lo más interesante es que la distribución de las galaxias también es un reflejo del comportamiento de la materia oscura bajo la atracción gravitacional. Esto permitió al equipo crear un mapa de fluctuaciones en la cantidad de materia a lo largo del tiempo y el espacio. Las predicciones de mayor rugosidad del cosmos no encajan con los análisis.
Habiendo comprendido esto, el siguiente reto era entender qué tipo de materia oscura podría explicar esta distribución inesperadmente más lisa de la materia. El equipo también ha creado simulaciones por ordenador de un universo con grandes ondas de materia oscura. Pidieron a la simulación que predijese el aspecto de la luz original de la radiación de fondo de microondas y la distribución de las galaxias. El resultado era sorprendente: parecía exactamente como los datos reales de ambos aspectos.
Los axiones podrían ser materia oscura porque encaja con lo observado
Es decir, en esencia, las simulaciones en las que los axiones están formados por materia oscura muestran que las estructuras a gran escala se parecen mucho a las observaciones reales. Esto no quiere decir que los axiones sean realmente materia oscura, pero las implicaciones son muy interesantes. Demostrar que los axiones podrían ser materia oscura requerirá más observaciones. Los investigadores explican que, ahora, disponemos de las herramientas para entender por fin, de manera experimental, algo sobre la materia oscura.
Se podría poner a prueba en la próxima década y podría dar respuestas a preguntas teóricas incluso más grandes. Específicamente, lo que necesitan los investigadores es realizar más análisis a gran escala de galaxias, de millones. En esta tarea, el Observatorio Vera Rubin podría ser una fuente de contribuciones muy importante. El equipo podría comparar la teoría con las observaciones directas del observatorio. Por ahora, entender la materia oscura sigue siendo una de las preguntas científicas más importantes que se pueden plantear.
Es algo clave para entender el origen y futuro del universo. Los astrónomos sospechan de su existencia desde principios del siglo XX. Sin embargo, no se había demostrado su existencia hasta que Vera Rubin, entre otros investigadores, encontró pruebas muy robustas de que había algo influyendo en el movimiento y distribución de las galaxias. Aunque hay muchas posibles partículas que podrían ser materia oscura, como los WIMPs, MACHOs o incluso agujeros negros primordiales, este trabajo podría darle ventaja a los axiones para ocupar ese lugar.
Estudio
El estudio es K. Rogers, R. Hlozek, A: Laguë et al.; «Ultra-light axions and the S8 tension: joint constraints from the cosmic microwave background and galaxy clustering». Publicado en la revista Journal of Cosmoly and Astroparticle Physics y puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
