La materia oscura caliente ( HDM ) es una forma teórica de materia oscura que consta de partículas que viajan a velocidades ultrarelativistas .
La materia oscura es una forma de materia que no emite ni absorbe luz. Dentro de la física, este comportamiento se caracteriza por que la materia oscura no interactúa con la radiación electromagnética , por lo que la oscurece y la hace indetectable mediante instrumentos convencionales en física. [1] Los datos de las curvas de rotación de las galaxias indican que aproximadamente el 80% de la masa de una galaxia no se puede ver, lo que obliga a los investigadores a innovar formas que la detecten indirectamente a través de los efectos de la materia oscura sobre las fluctuaciones gravitacionales. [2] Como veremos a continuación, es útil diferenciar la materia oscura en tipos "caliente" (HDM) y " fría " (CDM); algunos incluso sugieren un punto medio de materia oscura "cálida" (WDM). La terminología se refiere a la masa de las partículas de materia oscura (que dicta la velocidad a la que viajan): HDM viaja más rápido que CDM porque se teoriza que las partículas de HDM tienen menor masa. [3]
En términos de su aplicación, la distribución de la materia oscura caliente también podría ayudar a explicar cómo se formaron los cúmulos y supercúmulos de galaxias después del Big Bang . Los teóricos afirman que existen dos clases de materia oscura: 1) las que "se congregan alrededor de miembros individuales de un cúmulo de galaxias visibles" y 2) las que abarcan "los cúmulos en su conjunto". Debido a que la materia oscura fría posee una velocidad más baja, podría ser la fuente de "grumos más pequeños, del tamaño de una galaxia", como se muestra en la imagen. [4] La materia oscura caliente, entonces, debería corresponder a la formación de agregados de masa más grandes que rodean cúmulos de galaxias enteros. Sin embargo, los datos de la radiación cósmica de fondo de microondas , medidos por el satélite COBE , son muy uniformes, y estas partículas de materia oscura caliente de alta velocidad no pueden formar grupos tan pequeños como las galaxias a partir de un estado inicial tan suave, lo que pone de relieve una discrepancia en lo que La teoría de la materia oscura y los datos reales lo dicen. Teóricamente, para explicar estructuras de escala relativamente pequeña en el Universo observable , es necesario invocar la materia oscura fría o WDM. En otras palabras, el hecho de que la materia oscura caliente sea la única sustancia que explica la formación de galaxias cósmicas ya no es viable, lo que coloca a la materia oscura caliente bajo el paraguas más amplio de la teoría de la materia oscura mixta (MDM).
Un ejemplo de partícula de materia oscura caliente es el neutrino . [5] Los neutrinos tienen masas muy pequeñas, y no intervienen en dos de las cuatro fuerzas fundamentales, la interacción electromagnética y la interacción fuerte . Interactúan por interacción débil , y muy probablemente por gravedad , pero debido a la débil fuerza de estas fuerzas, son difíciles de detectar. Actualmente , varios proyectos, como el observatorio de neutrinos Super-Kamiokande en Gifu , Japón , están estudiando estos neutrinos.