Posible interacción entre los bariones y las partículas de materia oscura reveladas por las primeras estrellas

Área de la Ciencia:

• Cosmología
• La astrofísica
• Física de las partículas

Sus antecedentes:

• La señal de 21 centímetros de hidrógeno atómico traza el amanecer cósmico.
• Las primeras estrellas emiten radiación Lyman-α, que influye en esta señal.
• Los interferómetros de radio observan el espectro y las fluctuaciones de la señal de 21 cm.

Objetivo del estudio:

• Investigue la inesperada y fuerte absorción en la señal de 21 cm.
• Explica la señal observada usando una nueva física.
• Utilice la cosmología de 21 cm como una sonda de materia oscura.

Principales métodos:

• Análisis del espectro global de los 21 cm.
• Modelado de refrigeración de gas cósmico influenciado por las interacciones de materia oscura.
• Estudiando las fluctuaciones espaciales de la señal de 21 cm.

Principales resultados:

• La absorción observada de 21 cm es más fuerte de lo previsto.
• El exceso de enfriamiento de gas cósmico, atribuido a la interacción de la materia oscura, explica la señal.
• Las fluctuaciones espaciales pueden ser un orden de magnitud mayor de lo esperado.

Conclusiones:

• Las partículas de materia oscura son probablemente ligeras (pocas masas de protones).
• La materia oscura no es relativista y es moderadamente fría.
• La cosmología de 21 cm ofrece un nuevo método para la detección y caracterización de la materia oscura.