El Big Bang puede no haber sido el único. La aparición de todas las partículas y radiación en el universo pudo haber ido acompañada de otro Big Bang que inundó nuestro universo con partículas de materia oscura. Y podríamos ser capaces de detectarlo.
En la imagen cosmológica estándar, el universo primitivo era un lugar muy exótico. Quizás lo más importante que sucedió en nuestro cosmos fue el evento de inflación, que poco después del Big Bang envió a nuestro universo a un período de expansión extremadamente rápida. Cuando terminó la inflación, los campos cuánticos exóticos que impulsaron ese evento decayó, convirtiéndose en el diluvio de partículas y radiación que permanece hoy.
Cuando nuestro universo tenía menos de 20 minutos, estas partículas comenzaron a ensamblarse en los primeros protones y neutrones durante lo que llamamos Nucleosíntesis del Big Bang. La nucleosíntesis del Big Bang es un pilar de la cosmología moderna, ya que los cálculos detrás de ella predicen con precisión la cantidad de hidrógeno y helio en el cosmos.
Sin embargo, a pesar del éxito de nuestra imagen del universo primitivo, todavía no entendemos la materia oscura, que es la forma de materia misteriosa e invisible que ocupa la gran mayoría de la masa en el cosmos. La suposición estándar en los modelos del Big Bang es que cualquier proceso que generó partículas y radiación también creó materia oscura. Y después de eso, la materia oscura siguió ignorando a todos los demás.
Pero un equipo de investigadores propuso una nueva idea. Argumentan que nuestras eras de inflación y Nucleosíntesis del Big Bang no estuvieron solas. La materia oscura podría haber evolucionado a lo largo de una trayectoria completamente separada. En este escenario, cuando la inflación terminó, todavía inundó el universo con partículas y radiación. Pero no materia oscura. Más bien, quedó algo de campo cuántico que no decayó. A medida que el universo se expandió y se enfrió, este campo cuántico adicional finalmente mutó, lo que provocó la formación de materia oscura.
La ventaja de este enfoque es que separa la evolución de la materia oscura de la materia normal, de modo que la nucleosíntesis del Big Bang puede proceder como la entendemos actualmente, mientras que la materia oscura evoluciona a lo largo de un camino separado.
Este enfoque también abre caminos para explorar una rica variedad de modelos teóricos de la materia oscura, porque ahora que tiene un camino evolutivo separado, es más fácil seguir los cálculos para ver cómo se compara con las observaciones. Por ejemplo, el equipo detrás del artículo pudo determinar que si hubo un llamado Dark Big Bang, sucedió cuando nuestro universo tenía menos de un mes.
La investigación también encontró que la aparición de un Dark Big Bang lanzó una firma única de fuertes ondas gravitacionales que persistirían en el universo actual. Los experimentos en curso, como los conjuntos de sincronización de púlsares, deberían poder detectar estas ondas gravitacionales, si existen.
Todavía no sabemos si ocurrió un Dark Big Bang, pero este trabajo ofrece una forma clara de probar la idea.
