Un nuevo modelo propone que la materia oscura se separó en un estado ultra-relativista en el universo temprano

En enero de 2026, la prestigiosa revista Physical Review Letters publicó un estudio que redefine nuestra comprensión cosmológica sobre el origen de la materia oscura. Un equipo de investigadores de la Universidad de Minnesota en Twin Cities y la Universidad de París-Saclay ha presentado un modelo innovador que desafía las teorías previas. Según esta nueva propuesta, la materia oscura pudo haberse desvinculado del universo primitivo en un estado ultra-relativista o «extremadamente caliente», logrando enfriarse posteriormente hasta alcanzar la temperatura necesaria para permitir la formación de las estructuras galácticas que observamos en la actualidad.

Este hallazgo pone en tela de juicio el dogma científico tradicional que sostiene que la materia oscura debía ser necesariamente fría en el instante de su «congelación» durante la fase de recalentamiento post-inflacionario. Históricamente, la comunidad científica descartaba la materia oscura caliente, similar a los neutrinos de baja masa, debido a que esta tiende a inhibir el desarrollo de estructuras a gran escala en el cosmos. El profesor Keith Olive, de la Universidad de Minnesota, ha señalado en diversas ocasiones que esta restricción era fundamental para evitar la supresión de la evolución estructural del universo, un obstáculo que el nuevo modelo logra sortear con éxito.

Steven Henrich, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota, aclaró un punto crucial de la investigación. Aunque es imperativo que la materia oscura sea fría para que la gravedad pueda agruparla en estructuras, este nuevo trabajo demuestra que no existe una obligación teórica de que sea fría en el momento exacto de su separación inicial en el universo primordial. El equipo analizó minuciosamente los mecanismos de producción de partículas en el periodo de alta energía posterior a la inflación cósmica, concluyendo que una separación ultra-relativista ofrece un margen de tiempo suficiente para que la materia oscura se enfríe antes de que comience la formación de los cúmulos cósmicos, cumpliendo así con las observaciones astronómicas vigentes.

Por su parte, el coautor Yann Mambrini, profesor de la Universidad de París-Saclay, destacó que esta investigación abre una ventana fascinante a una época del universo muy cercana al Big Bang, vinculando directamente las propiedades de la materia oscura con la física del recalentamiento. Los cálculos teóricos sugieren que las partículas de materia oscura con una masa superior a unos pocos miles de electronvoltios podrían enfriarse hasta aproximadamente un electronvoltio para cuando comience el crecimiento de las estructuras cósmicas. Este proceso cumple con las estrictas limitaciones impuestas por los sondeos galácticos y las mediciones de la radiación de fondo de microondas, ampliando significativamente el espacio de parámetros para modelos como las WIMP (partículas masivas de interacción débil) y las FIMP (partículas de interacción débilmente feble).

Este avance teórico, que contó con el respaldo del programa Horizonte 2020 de la Unión Europea a través de una subvención Marie Skłodowska-Curie, requiere ahora de una validación empírica rigurosa. Los científicos ya están planificando una serie de pruebas futuras que incluyen el uso de aceleradores de partículas, experimentos de dispersión en instalaciones subterráneas y el empleo de sondas astrofísicas avanzadas para verificar la hipótesis de la separación ultra-relativista. El trabajo ofrece una visión mucho más dinámica y flexible del universo temprano, sugiriendo que el caótico periodo de recalentamiento tuvo un impacto mucho más profundo en las propiedades finales de la materia oscura de lo que se había estimado anteriormente en la cosmología moderna.