Una parte de la materia oscura que se creía excluida por la historia térmica del Universo podría, en realidad, seguir siendo posible.
La materia oscura es invisible, pero su gravedad actúa sobre las galaxias y las grandes estructuras cósmicas. Su naturaleza sigue siendo desconocida. Entre los candidatos considerados figura el fotón oscuro, una partícula hipotética que compartiría algunas propiedades con el fotón ordinario. Podría constituir toda o parte de esta materia invisible.
Para entenderlo, hay que remontarse al Universo joven. La materia formaba entonces un plasma, es decir, un gas muy caliente que contenía partículas cargadas. En determinadas condiciones, los fotones oscuros podrían haber transmitido su energía a ese plasma. Los modelos preveían entonces un calentamiento lo bastante intenso como para dejar huellas observables en la actualidad.
La ausencia de esas huellas sirvió para establecer límites muy estrictos. Algunas masas posibles de los fotones oscuros se consideraban incompatibles con las observaciones cosmológicas. Sin embargo, este razonamiento se basaba en una hipótesis: la transferencia de energía debía poder continuar eficazmente cuando se reunieran las condiciones adecuadas.
Anson Hook, Junwu Huang y Mohamad Shalaby han vuelto a examinar esta etapa mediante simulaciones numéricas que siguen el comportamiento del plasma. Su resultado cambia considerablemente el escenario. Cuando la energía transmitida se vuelve comparable a la energía térmica de los electrones del plasma, este se reorganiza. Entonces aparecen variaciones de densidad que alteran las condiciones necesarias para la transferencia.
En la práctica, el mecanismo acaba frenándose a sí mismo. Por tanto, los fotones oscuros no pueden seguir inyectando tanta energía como preveían los cálculos anteriores. Según los investigadores, la energía depositada realmente se mantiene cerca de la que ya transportaban los electrones en el momento de la conversión. Así, permanece muy por debajo de los niveles capaces de producir las firmas cosmológicas buscadas.
Esta diferencia modifica considerablemente los límites deducidos de las observaciones. Las restricciones afectadas se vuelven entre 3.000 y 10 millones de veces menos estrictas, según la masa considerada. El efecto se extiende a lo largo de diez órdenes de magnitud de masa. En otras palabras, una amplia zona que antes se consideraba excluida podría volver a ser compatible con los datos disponibles.
El resultado no constituye una detección de materia oscura ni demuestra la existencia de los fotones oscuros. Más bien, elimina una serie de argumentos utilizados para descartar algunas de sus propiedades. Por tanto, siguen siendo necesarios otros métodos de búsqueda, especialmente los experimentos de laboratorio y las observaciones astrofísicas basadas en fenómenos diferentes, para poner a prueba esta hipótesis.