Nou vincle entre matèria fosca i aglomeració de l’univers

Cosmòlegs han presentat un avenç teòric que pot explicar tant la naturalesa de la matèria fosca invisible com l’estructura a gran escala de l’univers coneguda com a ‘xarxa còsmica’.

La recerca, liderada per la Universitat de Toronto i publicada a Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, suggereix que el «problema de l’aglomeració», que se centra en la distribució inesperadament uniforme de la matèria a gran escala en tot el cosmos, pot ser un senyal que la matèria fosca està composta d’hipotètiques partícules ultralleugeres anomenades ‘axions’. Les implicacions de provar l’existència d’axions difícils de detectar s’estenen més enllà de la comprensió de la matèria fosca i podrien abordar qüestions fonamentals sobre la naturalesa de l’univers mateix.

«Si es confirma amb futures observacions de telescopis i experiments de laboratori, trobar matèria fosca axió seria un dels descobriments més importants d’aquest segle», diu en un comunicat l’autor principal, Keir Rogers, de l’Institut Dunlap d’Astronomia i Astrofísica a la Universitat de Toronto.

«Alhora, els nostres resultats suggereixen una explicació de per què l’universés menys grumollós del que pensàvem, una observació que s’ha tornat cada cop més clara durant l’última dècada i actualment deixa incerta la nostra teoria de l’univers.»

Matèria fosca

La matèria fosca, que comprèn el 85 per cent de la massa de l’univers, és invisible perquè no interactua amb la llum. Els científics n’estudien els efectes gravitatoris sobre la matèria visible per comprendre com es distribueix a l’univers.

Una teoria líder proposa que la matèria fosca està feta d’axions, descrits en la mecànica quàntica com a «borrosos» a causa del seu comportament ondulatori. A diferència de les partícules puntuals discretes, els axions poden tenir longituds d’ona més grans que les galàxies senceres. Aquesta difuminació influeix en la formació i distribució de la matèria fosca, cosa que podria explicar per què l’univers és menys grumollós del que es preveia en un univers sense axions.

Aquesta falta de grumolls s’ha observat en grans estudis de galàxies, que desafia l’altra teoria predominant que la matèria fosca consisteix només en partícules subatòmiques pesants que interactuen feblement anomenades ‘WIMP’. Malgrat experiments com el Gran Col·lisionador d’Hadrons, no s’ha trobat cap evidència que recolzi l’existència de WIMP.

«En la ciència, és quan les idees es trenquen quan es fan nous descobriments i es resolen vells problemes», diu Rogers.

Comparació de dades

Per a l’estudi, l’equip de recerca va analitzar observacions de llum relíquia del Big Bang, coneguda com a Fons Còsmic de Microones (CMB), obtinguda dels estudis Planck 2018, Atacama Cosmology Telescope i South Pole Telescope.

Notícies relacionades

Les retallades de Trump arriben a l’espai: la NASA vol eliminar missions científiques per prioritzar la utopia de Musk de portar humans a Mart

Els pares sí que tenen un fill favorit, segons un nou estudi

Els investigadors van comparar aquestes dades de CMB amb les dades d’agrupament de galàxies de l’Estudi Espectroscòpic d’Oscil·lació Bariònica (BOSS), que mapa les posicions d’aproximadament un milió de galàxies en l’univers pròxim. A l’estudiar la distribució de les galàxies, que reflecteix el comportament de la matèria fosca sota les forces gravitatòries, van mesurar les fluctuacions en la quantitat de matèria a tot l’univers i van confirmar-ne l’aglomeració reduïda en comparació amb les prediccions.

Després, els investigadors van fer simulacions per ordinador per predir l’aparició de relíquies dellum i la distribució de galàxies en un univers amb llargues ones de matèria fosca. Aquests càlculs es van alinear amb les dades CMB del Big Bang i les dades d’agrupament de galàxies, cosa que recolza la noció que els axions borrosos podrien explicar el problema de l’aglomeració.