Los recientes avances en la investigación de la materia oscura han llevado a un renovado enfoque en su naturaleza esquiva y su composición potencial. La materia oscura, que se sabe que posee una masa comparable a la de la materia ordinaria, se caracteriza por sus interacciones débiles o inexistentes con la luz, lo que hace que su investigación sea particularmente desafiante. Aunque los neutrinos cumplen estos criterios, su velocidad extremadamente alta los categoriza como materia oscura caliente y se ha determinado que no pueden explicar toda la materia oscura del universo.
Teniendo en cuenta estos antecedentes, los físicos teóricos han postulado varios candidatos para la materia oscura, siendo las partículas masivas que interactúan débilmente (WIMP) una de las más destacadas. Se cree que los WIMP son demasiado masivos para ser detectados por los aceleradores de partículas actuales, y un aspecto importante de su comportamiento incluye la capacidad de desintegrarse en partículas más ligeras y detectables.
En búsquedas recientes de emisiones relacionadas con la materia oscura, los científicos han buscado evidencia en forma de rayos gamma. El concepto es simple: cuando las partículas de materia oscura chocan, pueden producir una cascada de partículas de alta energía y luz. Sin embargo, la evidencia previa de estas emisiones ha resultado débil e insuficiente para sugerir fuertes interacciones entre la materia oscura y la luz.
Un nuevo estudio publicado en la revista Letras de física B aborda la búsqueda del origen de la materia oscura desde un ángulo innovador. En lugar de detectar partículas de desintegración directamente, los autores se centran en cómo estas partículas podrían interactuar con la luz de fondo, lo que podría proporcionar nuevos conocimientos sobre las propiedades de la materia oscura.
Los investigadores calcularon secciones transversales de dispersión teóricas para escenarios de materia oscura. En un caso, observaron la materia oscura interactuando exclusivamente a través de fuerzas gravitacionales. En el segundo caso, en cambio, se investigaron situaciones en las que las interacciones entre la materia oscura podrían generar partículas secundarias. Sus hallazgos revelaron efectos claros sobre el comportamiento de los fotones: bajo influencia gravitacional pura, los fotones de luz exhibirían una ligera dispersión hacia adelante, lo que resultaría en un desplazamiento muy marginal hacia el extremo azul del espectro. Por el contrario, si se reconoce que la materia oscura interactúa débilmente, la luz puede experimentar retrodispersión, haciéndola parecer ligeramente más roja.
Es importante señalar que estos efectos de color son excepcionalmente pequeños, demasiado sutiles para respaldar teorías cosmológicas alternativas como la luz cansada. Sin embargo, todavía pueden manifestarse de manera mensurable. El estudio comparó las predicciones del modelo con observaciones del Telescopio de Gran Área Fermi (Fermi-LAT) sobre los rayos gamma cerca del centro galáctico de la Vía Láctea. Los modelos son consistentes con las incertidumbres observacionales existentes, lo que sugiere que las observaciones mejoradas de los rayos gamma de alta energía podrían proporcionar evidencia decisiva para validar o refutar estos modelos teóricos.
Mientras los investigadores continúan lidiando con las complejidades de la materia oscura, esta nueva perspectiva podría allanar el camino para importantes descubrimientos en cosmología, profundizando nuestra comprensión de la estructura del universo y sus enigmáticos componentes.
