ماده تاریک دلیل توجیه‌پذیری انسجام کهکشان‌ها و حرکات آن‌ها به حساب می‌آید. همچنین، داده‌های مربوط به ساختار کلان جهان و تابش زمینه کیهانی نشان‌دهنده‌ی وجود یک عنصر ناشناخته در تاریکی کیهان هستند.
با این وجود، آنچه هنوز مبهم مانده منشأ ماده تاریک و به‌تبع آن ویژگی‌های ذره‌ای آن است. پاسخ به این سوالات بر عهده نظریه‌پردازانی نظیر استفانو پروفومو، فیزیک‌دان نظری و استاد دانشگاه کالیفرنیا، سانتاکروز قرار دارد.
او در دو مقاله جدید خود این موضوع را از دو منظر متفاوت مدنظر قرار داده، اما هر دو بر این ایده متمرکزند که ماده تاریک می‌تواند به‌طور طبیعی از شرایط آغازین کیهان شکل گرفته باشد، و نه لزوماً یک ذره عجیب و غریب که باید با ماده معمولی برهم‌کنش کند.
در جدیدترین مطالعه‌ای که در نشریه علمی «Physical Review D» منتشر شده، پروفومو بررسی می‌کند که آیا ممکن است ماده تاریک در یک ناحیه پنهان یا «جهان آینه‌ای» شکل گرفته باشد؛ دنیایی که کاملاً برای بشر نامرئی است اما قوانین فیزیکی مشابهی که در جهان ما جریان دارد بر آن حاکم می‌باشند.
این نظریه از مفهوم «کرومودینامیک کوانتومی» الهام گرفته است؛ نظریه‌ای که توضیح می‌دهد چگونه کوارک‌ها به‌وسیله نیروی قوی هسته‌ای درون پروتون‌ها و نوترون‌ها به‌هم متصل می‌شوند.
در تحقیق جدید پروفومو، این نیروی قوی در بخش تاریک بازتکرار می‌گردد. این ذرات تاریک می‌توانند با یکدیگر پیوند خورده و ذرات مرکب سنگینی به‌نام «باریون‌های تاریک» تولید کنند.
در شرایط خاصی از کیهان اولیه، این باریون‌های تاریک تا حدی متراکم و سنگین می‌شوند که تحت تأثیر گرانش خود با یکدیگر ادغام شده و اجرامی شبیه سیاه‌چاله‌ها را خلق کنند.
این باقی‌مانده‌ها تنها چند برابر جرم پلانک (معیار بنیادی در فیزیک کوانتومی گرانش) وزن دارند، اما در صورت تولید انبوه، قادر به توجیه کل ماده تاریک مشاهده‌شده در حال حاضر می‌باشند.
این ذرات تنها از طریق گرانش اثر می‌گذارند و به همین دلیل هرگز در آشکارسازهای ذره‌ای دیده نخواهند شد، اما تاثیرشان در مقیاس کیهانی بر شکل‌گیری جهان غیرقابل‌انکار است.
این سناریو چارچوبی جدید و قابل آزمایش فراهم می‌آورد که بر مبنای فیزیک شناخته‌شده است و در عین حال به سوالات بنیادی در کیهان‌شناسی بسط می‌یابد.
بر افق کیهان
مقاله دیگری از پروفومو که در ماه مه همان نشریه منتشر شد، به سناریوی متفاوتی می‌پردازد: آیا امکان دارد ماده تاریک از افق کیهانی، مرزی مشابه افق رویداد سیاه‌چاله، در دوران ابتدایی کیهان شکل گرفته باشد؟
سؤال این است: اگر جهان پس از یک دوره کوتاه تورمی، انبساط شتابان‌تری را نسبت به آنچه ماده یا تابش اجازه می‌دهد تجربه کرده باشد، آیا این دوره می‌توانسته به‌طور گرانشی ذرات جدیدی را «تولید» کند؟
با به‌کار‌گیری اصول نظریه میدان‌های کوانتومی در فضا-زمان خمیده، این پژوهش نشان می‌دهد که بسته به دما و طول این دوره، ممکن است دامنه وسیعی از جرم‌های ماده تاریک شکل گرفته باشد.
نکته عمده این است که این فرضیه هیچ الزامی به پیش‌فرض‌هایی درباره نوع برهم‌کنش ماده تاریک ندارد؛ فقط کافی است که این ذرات پایدار باشند و از طریق گرانش تولید گردند.
این نظریه از پدیده‌ای که ناظران در نزدیکی افق‌های کیهانی (مثل افق سیاه‌چاله) تجربه می‌کنند، الهام گرفته؛ جایی که اثرات کوانتومی موجب تولید پرتوهای حرارتی می‌شود.
فراتر از مدل‌های متعارف
آقای پروفومو تأکید می‌کند: «هر دو سازوکار بسیار گمانه‌زنی هستند، اما دارای چارچوب‌هایی خودبسنده و قابل محاسبه می‌باشند که به مدل‌های متعارف ماده تاریک ذره‌ای وابسته نیستند؛ مدل‌هایی که با توجه به نتایج منفی آزمایشات روزبه‌روز زیر فشار بیشتری قرار می‌گیرند.»
پروفومو می‌افزاید: «این پژوهش‌ها بررسی ایده‌هایی است که عمیق‌ترین سوالات فیزیک ذرات را با رفتارهای کیهانی در مقیاس بزرگ ارتباط می‌دهد.»