Debido a la expansión métrica del espacio, la luz emitida desde épocas anteriores en partes lejanas del universo y viaja durante mucho tiempo para llegar a nosotros se desplaza progresivamente hacia el rojo, disminuyendo la energía del fotón. (por ejemplo, luz de galaxias lejanas, radiación de fondo cósmico de microondas, etc.) Y cuanto antes y más lejos se emitiera, más desplazada hacia el rojo se vuelve.
¿Qué es lo análogo que les sucede a las partículas con masa en reposo (por ejemplo, los neutrinos)? Cuando disminuyes la energía de una partícula con masa en reposo, su velocidad disminuye. (O visto de otra manera, si la cosa que lo emite se está alejando, entonces la partícula está viajando más lentamente hacia nosotros en relación con nosotros). ralentizado (y más ralentizado cuanto antes y más lejos venía)?
Si es así, ¿podría esta desaceleración hacer que los neutrinos pasen de ser "materia oscura caliente" a "materia oscura cálida" o "materia oscura fría"?
Las longitudes de onda de De Broglie de las partículas que se propagan libremente (es decir, olvídense de las interacciones) se desplazan hacia el rojo por la expansión del universo. Otra forma de decir esto es que sus momentos peculiares con respecto a un volumen local en movimiento conjunto disminuyen como el inverso del factor de escala.
Como los neutrinos tienen una masa distinta de cero (quizás 0,1 eV; consulte Battye & Moss 2014 , pero al menos un neutrino debe tener masa eV). Se desacoplan del resto del Universo en aproximadamente 1 segundo y se propagan libremente. La expansión entonces reduce sus momentos en la medida en que deberían tener una temperatura K en el Universo actual, energías cinéticas típicas de 0,2 meV (por ejemplo, consulte Kaboth et al. 2010 ) y pueden tener velocidades de solo (dependiendo de sus masas reales) quizás km/s, por lo que no son relativistas .
De hecho, los neutrinos (masivos) comenzaron como materia oscura "caliente" y se han enfriado a medida que el universo envejece. Los neutrinos se comportan como partículas similares a la radiación en el universo primitivo (y más allá de la época de la recombinación), pero una vez cae por debajo de su energía de masa en reposo, entonces no están "calientes".