Cosmología de la radiación de energía oscura

En este trabajo, cuantificamos las firmas cosmológicas de la radiación de energía oscura—una descripción novedosa de la energía oscura, que propone que el componente dinámico de la energía oscura está compuesto por un baño térmico de partículas relativistas originadas por fricción térmica de un campo escalar que rueda lentamente. Para un modelo mínimo con producción de partículas que surge de principios fundamentales, encontramos que la abundancia de radiación proveniente de la energía oscura puede ser tan grande como ΩDER=0.03, superando los límites sobre la radiación oscura relicta en tres órdenes de magnitud. Aunque la evolución de fondo y perturbativa de la radiación de energía oscura es distinta a la Quintensencia, encontramos que los datos actuales y del cercano futuro del fondo cósmico de microondas y de supernovas no distinguirán estos modelos de energía oscura. También encontramos que nuestras restricciones para todos los modelos están dominadas por su impacto en la tasa de expansión del Universo. Considerando extensiones que permiten que la radiación oscura se llene de neutrinos, axiones y fotones oscuros, evaluamos las perspectivas de detección directa de un fondo térmico compuesto por estos candidatos consistentes con las restricciones cosmológicas sobre la radiación de energía oscura. Nuestro estudio indica que se requiere una resolución de ∼6 meV para lograr sensibilidad a neutrinos relativistas compatibles con la radiación de energía oscura en un experimento de captura de neutrinos sobre tritio. También encontramos que los experimentos de axiones de materia oscura carecen de sensibilidad a un fondo de axiones térmicos relativistas, incluso si se ven mejorados por la radiación de energía oscura, y se requieren estrategias de búsqueda dedicadas para explorar nuevo espacio de parámetros. Derivamos restricciones que surgen de un fondo de fotones oscuros a partir de oscilaciones en fotones visibles, y encontramos que el espacio de parámetros viable puede ser explorado con el experimento de radiación de energía oscura tardía. Publicado por la Sociedad Americana de Física 2024.