¿Son una y la misma?

Según un equipo de investigadores, los agujeros negros primordiales creados en los primeros momentos posteriores al Big Bang podrían explicar toda la materia oscura del Universo. También fue una de las teorías más controvertidas de Stephen Hawking. El telescopio James Webb pronto podrá probarlo.

Agujeros negros y material oscuro

Según la teoría de la relatividad general, el espacio-tiempo está curvado por la masa. Y cuanto más masivo sea un objeto, más se curvará el espacio-tiempo. Así, un agujero negro tiene una densidad tan alta que da lugar a un pozo gravitacional extremadamente profundo capaz de desgarrar este espacio-tiempo. La curvatura generada es tan fuerte que nada puede salir de ella, ni siquiera los fotones.

La materia oscura es una forma todavía hipotética de materia invocada para dar cuenta de ciertas observaciones astrofísicas, en particular estimaciones de la masa de las galaxias. Esta materia, que no interactúa con la materia “normal” y, por tanto, no puede ser observada directamente con telescopios, actúa como una especie de “andamiaje invisible” sobre el que se forman y desarrollan las galaxias.

Hasta ahora, estas dos nociones eran siempre disociado, pero ¿podrían ser lo mismo los agujeros negros y la materia oscura?

Una teoría controvertida, pero atractiva

De hecho, es la implicación de un nuevo modelo del universo primitivo creado por astrofísicos de Yale, la Universidad de Miami y la Agencia Espacial Europea (ESA). Este modelo se hace eco de una teoría ofrecido por primera vez en la década de 1970 por los físicos Stephen Hawking y Bernard Carr.

En ese momento, los dos investigadores argumentaron que durante la primera fracción de segundo después del Big Bang, las pequeñas fluctuaciones en la densidad del universo pueden haber creado un paisaje montañoso con regiones “desniveladas” que ofrecen masa adicional. Estas áreas llenas de bultos se habrían colapsado en agujeros negros. Luego propusieron que la materia oscura podría estar formada por agujeros negros formados en los primeros momentos del Big Bang.

Si bien la teoría ha sido controvertida durante mucho tiempo, un equipo de investigadores sugiere que, ligeramente modificada, en última instancia, podría tener un poder explicativo real. Por lo tanto, postulan que, si bien la mayoría de los agujeros negros primordiales nacieron con aproximadamente 1,4 veces la masa del sol de la Tierra, podría representar potencialmente toda la materia oscura registrada actualmente en el Universo.

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Créditos: NASA, ESA, M. Postman (STScI), T. Lauer (NOAO) y el equipo CLASH

Semillas supermasivas de agujeros negros

La existencia de una población tan grande de agujeros negros primordiales también podría fácilmente explicar la existencia de enormes agujeros negros supermasivos cientos de millones de veces más masivo que el Sol observado en el Universo primitivo.

Antes de tener un agujero negro, de hecho, normalmente debe pasar por el cuadro de “estrella masiva”. Al final de su vida, estos objetos explotan en una supernova antes de terminar sus días en un agujero negro. Sin embargo, podemos observar la presencia de varios de estos ogros cósmicos tan solo unos cientos de millones de años después de la creación del Universo. Sin embargo, los astrónomos creen que las “semillas” dejadas por las primeras estrellas no son lo suficientemente grandes como para dar lugar a tales objetos. La pregunta es, por lo tanto, cómo llegaron a ser.

Lo que nos dice esta nueva teoría es que los agujeros negros primordiales, si existen, bien pueden ser los semillas a partir de las cuales se formaron en primer lugar todos esos famosos agujeros negros supermasivos. ” Lo que personalmente encuentro súper emocionante de esta idea es cómo unifica elegantemente dos problemas realmente difíciles en los que estoy trabajando: investigar la naturaleza de la materia oscura y la formación y crecimiento de los agujeros negros.“, enfatiza Priyamvada Natarajan de la Universidad de Yale.

Finalmente, la presencia de agujeros negros primordiales también podría resolver otro enigma cosmológico: el exceso de radiación infrarroja sincronizada con los rayos X detectados desde fuentes lejanas y oscuras dispersas por todo el universo. Según el estudio, estos posibles agujeros negros primordiales en crecimiento presentan exactamente la misma firma de radiación.

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Créditos: Colaboración EHT

¿Pronto respuestas?

Tener una idea interesante es esencial, pero poder probarla es aún mejor. Este posiblemente será el caso aquí. De hecho, la existencia de estos agujeros negros primordiales podría ser probado o refutado en un futuro próximo gracias al Telescopio James Webb, encargado de sondear la presencia de galaxias desarrolladas en el Universo primitivo. Si la materia oscura está formada por agujeros negros primordiales, entonces se habrían formado más estrellas y galaxias en esta época. La misión LISA (Laser Interferometer Space Antenna) de la ESA, anunciada para la década de 2030, también podrá captar señales de ondas gravitacionales de las primeras fusiones de agujeros negros primordiales, si las hubiere.


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