Los avances recientes en el estudio de la materia oscura han suscitado una nueva atención sobre su naturaleza esquiva y su posible composición. La materia oscura, que tiene la misma masa que la materia normal, se caracteriza por interacciones débiles o inexistentes con la luz, lo que hace que su estudio sea particularmente desafiante. Si bien los neutrinos cumplen estos criterios, sus velocidades extremadamente altas los clasifican como materia oscura caliente y se concluye que no pueden explicar toda la materia oscura del universo.
Teniendo en cuenta estos antecedentes, los físicos teóricos han planteado la hipótesis de varios candidatos para la materia oscura, siendo los más destacados las partículas masivas que interactúan débilmente (WIMP). Se teoriza que los WIMP son demasiado masivos para ser detectados por los aceleradores de partículas actuales, y un aspecto clave de su comportamiento es su capacidad para descomponerse 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 sencillo: cuando las partículas de materia oscura chocan, producen una cascada de partículas de alta energía y luz. Sin embargo, la evidencia previa de esta emisión ha demostrado ser débil e insuficiente para indicar fuertes interacciones entre la materia oscura y la luz.
Un nuevo estudio publicado en la revista Letras de Física B Aborda la búsqueda del abastecimiento de materia oscura desde una perspectiva innovadora. En lugar de detectar directamente partículas en descomposición, los autores se centran en cómo interactúan estas partículas 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 con materia oscura. En un caso, consideraron que la materia oscura interactúa únicamente a través de fuerzas gravitacionales. Por el contrario, el segundo caso examina las condiciones bajo las cuales las interacciones de la materia oscura pueden producir partículas secundarias. Sus hallazgos revelaron diferentes efectos sobre el comportamiento de los fotones: bajo la influencia puramente gravitacional, los fotones de luz exhiben una ligera dispersión hacia adelante, lo que resulta en un desplazamiento muy ligero hacia el extremo azul del espectro. Por el contrario, si se descubre que la materia oscura interactúa débilmente, la luz puede experimentar retrodispersión, lo que hace que parezca ligeramente más roja.
Es importante señalar que estos efectos de tinte son excepcionalmente pequeños y demasiado sutiles para respaldar teorías cosmológicas alternativas como la luz tenue. Sin embargo, todavía se manifiestan de manera mensurable. El estudio comparó las predicciones del modelo con observaciones del Telescopio de Área Grande Fermi (Fermi-LAT) sobre los rayos gamma cerca del centro galáctico de la Vía Láctea. Estos modelos se alinean con las incertidumbres observacionales existentes, lo que sugiere que mejores observaciones de rayos gamma de alta energía podrían proporcionar evidencia decisiva para confirmar o rechazar estos modelos teóricos.
Mientras los investigadores continúan lidiando con las complejidades de la materia oscura, esta nueva perspectiva allana el camino para importantes descubrimientos en cosmología, profundizando nuestra comprensión de la estructura del universo y sus componentes problemáticos.
