Materia y energía oscura: Una revisión en la frontera del conocimiento

Abstract

La investigación tuvo como objetivo principal explicar los modelos de materia y energía oscura y evaluar cuál se ajusta mejor a los datos observacionales. Utilizamos métodos de modelado en Python para comparar aspectos clave de estos modelos, como la evolución de estructuras cósmicas. Se examinaron los modelos de materia oscura fría (CDM), cálida (WDM) y caliente (HDM), analizando sus fortalezas, problemas y candidatos viables. Los resultados indicaron que la nueva teoría cuántica de halos de CDM, enmarcada dentro de la fuzzy dark matter y propuesta por el físico polaco Zadzislaw Musielak, es la más sólida. Esta teoría se basa en una nueva ecuación derivada de las representaciones irreducibles del grupo galileano extendido ortócrono, la cual no está vinculada a la constante reducida de Planck (ħ), sino a una nueva constante fundamental llamada “cuantos de energía” o “gravitones oscuros” (ε0). Esta constante introduce niveles de energía cuantizados independientes de la frecuencia, lo que podría explicar la ausencia de radiación observable y el comportamiento diferencial de la materia oscura en comparación con la materia luminosa. En cuanto a la energía oscura, se investigaron los modelos ΛCDM, de campos escalares y unificados. El modelo generalizado del gas de Chaplygin ofrece un 99,97% de éxito fenomenológico con respecto al modelo ΛCDM. No obstante, aunque intelectualmente atractivo por su intento de unificar la materia y la energía oscuras, no hay garantía suficiente de que ambos componentes oscuros sean la misma entidad.

The research was primarily aimed at explaining the dark matter and dark energy models and assessing which one best fits the observational data. We used Python modeling methods to compare key aspects of these models, such as the evolution of cosmic structures. The cold (CDM), warm (WDM), and hot (HDM) dark matter models were examined, analyzing their strengths, problems and viable candidates. The results indicated that the new quantum theory of CDM halos, framed within fuzzy dark matter and proposed by the Polish physicist Zadzislaw Musielak, is the most robust. This theory is based on a new equation derived from irreducible representations of the orthochronous extended Galilean group, which is not linked to the reduced Planck constant (ħ), but to a new fundamental constant called “energy quanta” or “dark gravitons” (ε0). This constant introduces quantized energy levels independent of frequency, which could explain the absence of observable radiation and the differential behavior of dark matter compared to luminous matter. Regarding dark energy, the ΛCDM, scalar field and unified models were investigated. The generalized Chaplygin gas model offers a 99.97% phenomenological success rate with respect to the ΛCDM model. However, although intellectually appealing for its attempt to unify dark matter and dark energy, there is no sufficient guarantee that both dark components are the same entity.