Dos ideas revolucionarias replantean de dónde viene la materia oscura

Un físico teórico propone dos ideas audaces sobre el origen de la materia oscura: un universo oculto con sus propias partículas o partículas generadas en el borde del cosmos, poco después de la gran expansión inicial.

Las galaxias se mueven de forma que la materia visible no puede explicar. La respuesta podría estar en la enigmática materia oscura.

La materia oscura es uno de los mayores misterios del cosmos. No emite luz, no absorbe radiación y no puede observarse directamente, pero su presencia se deduce por los efectos gravitatorios que ejerce sobre galaxias y cúmulos de galaxias.

Pese a décadas de investigación, la naturaleza de la materia oscura sigue siendo desconosida. Ahora, el físico teórico Stefano Profumo, de la Universidad de California en Santa Cruz, ha propuesto dos hipótesis que ofrecen explicaciones originales de su origen: una sugiere que existe un “mundo espejo” invisible al ojo humano; la otra, que la materia oscura emergió del mismo borde del universo en sus primeros instantes.

Materia oscura: ¿qué es? y ¿qué es lo que se sabe?

El término “materia oscura” se acuñó para explicar la masa faltante en el universo. Las observaciones astronómicas muestran que la materia visible (estrellas, planetas, gas y polvo) no es suficiente para explicar la velocidad con que giran las galaxias ni la forma en que se agrupan.

Según las estimaciones más aceptadas, aproximadamente el 85% del contenido del universo es materia oscura, su nombre hace referencia a que es una materia que no interactúa con la luz.

Sin embargo, ningún experimento ha logrado detectarla directamente. No parece interactuar con la luz ni con las fuerzas electromagnéticas, y su presencia solo se infiere a través de la gravedad. Ante la falta de pruebas, los científicos exploran ideas cada vez más creativas para comprender su origen y composición.

Un "mundo espejo" oscuro

La primera de las teorías de Profumo describe un sector oculto del universo, un “mundo espejo” compuesto por partículas análogas a las conocidas —como electrones, quarks o gluones—, pero que interactúan principalmente consigo mismas y con la materia visible solo a través de la gravedad.

Los quarks son partículas que se combinan para formar partículas más grandes como protones y neutrones, mientras que los gluones son partículas que median la fuerza que une a los quarks.

En este escenario, en los primeros instantes tras el Big Bang, estas partículas oscuras habrían experimentado una física similar a la de nuestro universo visible. Podrían haberse combinado en “bariones oscuros” y, bajo ciertas condiciones, colapsado en objetos ultracompactos parecidos a agujeros negros diminutos, con masas cercanas a la escala de Planck.

Estos "ancestros" oscuros serían extremadamente estables y podrían constituir la materia oscura actual. La idea es atractiva porque se basa en leyes físicas bien conocidas, pero aplicadas a un sector que no podemos ver. De confirmarse, este mundo espejo abriría la puerta a un universo paralelo, tan real como el nuestro, pero completamente invisible.

Materia oscura emergida del horizonte cósmico

La segunda propuesta se aleja de la idea de partículas preexistentes y se centra en un fenómeno cuántico ligado a la expansión del universo. Tras la expansión cósmica, el universo pudo haber atravesado otra fase de expansión acelerada, menos extrema pero suficiente para que su horizonte cósmico actuara como un “horizonte térmico”.

En física cuántica, los horizontes (similares a los que presentan los agujeros negros) pueden producir partículas mediante procesos similares a la radiación de Hawking. Profumo sugiere que el horizonte del universo primitivo pudo emitir partículas que, al sobrevivir hasta nuestros días, constituirían la materia oscura.

Lo fascinante de esta hipótesis es que no requiere ninguna interacción adicional más allá de la gravedad. Es el propio espacio-tiempo en expansión el que genera la materia oscura, convirtiendo al universo temprano en una verdadera “fábrica cuántica” de partículas invisibles.

En ambas teorías, aunque especulativas, existe la posibilidad de ponerlas a prueba. Los objetos compactos del mundo espejo podrían detectarse indirectamente a través de ondas gravitacionales, mientras que el modelo del horizonte cósmico podría dejar huellas en la estructura a gran escala del universo o en la distribución de los elementos formados tras el Big Bang.

Si bien aún falta mucho para confirmarlas o descartarlas, estas ideas demuestran que, incluso en un campo tan esquivo como la materia oscura, la creatividad científica sigue abriendo caminos para comprender los secretos más profundos del cosmos.

Referencias de la noticia

- Profumo, S. (2025). Dark matter from quasi–de Sitter horizons. Physical Review D, 112(2), 023511.

- Profumo, S. (2025). Dark baryon black holes. Physical Review D, 111(9), 095010.

-UC Santa Cruz. New theories on dark matter’s origins point to ‘mirror world’ and universe’s edge.