Físicos buscan agujeros negros primordiales para resolver el misterio de la materia oscura

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Físicos buscan agujeros negros primordiales para resolver el misterio de la materia oscura

Un equipo internacional de físicos teóricos describió un escenario para la formación de agujeros negros primordiales a partir de burbujas de vacío en el Universo temprano. Aunque nadie ha detectado uno todavía, su descubrimiento podría ayudarnos a explicar la naturaleza de la materia oscura.

El estudio, liderado por el Dr. Alexander Kusenko de la Universidad de California, fue publicado en Physical Review Letters.

Agujeros negros primordiales

Los agujeros negros primordiales (PBH) son objetos compactos hipotéticos que se habrían formado en el Universo temprano, antes de las galaxias y estrellas. A diferencia de los agujeros negros convencionales, estos no son producto del colapso gravitatorio de una estrella, sino de la densidad extrema del Universo al inicio de su expansión.

Es posible que la materia oscura, que representa la mayor parte de la materia en el universo, esté compuesta por agujeros negros primordiales. En otras palabras, son candidatos bastante atractivos para “ser” materia oscura.

Por si fuera poco, los PBH podrían ser responsables de generar los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de muchas galaxias. Además, se cree que podrían desempeñar un papel en la síntesis de elementos pesados cuando chocan con estrellas de neutrones y las destruyen.

¿Universos bebé?

El universo primitivo era tan denso que cualquier fluctuación de densidad positiva de más del 50 por ciento crearía un agujero negro. Sin embargo, se sabe que las perturbaciones cosmológicas que sembraron las galaxias son mucho más pequeñas. No obstante, varios procesos en el universo temprano podrían haber creado las condiciones adecuadas para que se formaran los agujeros negros.

Una posibilidad interesante es que los agujeros negros primordiales se forman a partir de»universos bebés» creados durante la inflación. Este es un período de rápida expansión que sería responsable de sembrar las estructuras que observamos hoy, como galaxias y cúmulos de galaxias.

Durante la inflación, los universos bebés pudieron haberse ramificado de nuestro universo. Un universo bebé pequeño eventualmente colapsaría, pero la gran cantidad de energía liberada en ese pequeño volumen haría que se forme un agujero negro.

Por otro lado, si el universo bebé es más grande, podría dar lugar a escenarios alucinantes. La Relatividad de Einstein permite que el universo bebé exista en un estado que parece diferente para un observador interno y externo. Mientras el interno lo ve como un universo en expansión, el externo (nosotros) lo ve como un agujero negro.

¿Qué sigue?

Los agujeros negros primordiales son ideas interesantes que necesitan desesperadamente pruebas sólidas. Desafortunadamente, los agujeros más pequeños se habrían evaporado hace mucho tiempo en una ráfaga de radiación de Hawking.

Sin embargo, las esperanzas no están del todo perdidas. El equipo, en el estudio, describió una manera de encontrarlos usando el Hyper Suprime-Cam (HSC) del Telescopio Subaru de 8,2 metros en Hawaii.

La buena noticia es que las primeras observaciones de HSC ya han informado de un candidato consistente con las descripciones teóricas del equipo. Motivados por esta pequeña detección, el equipo está llevando a cabo una nueva ronda de observaciones para extender la búsqueda de estos objetos. De esa manera, se espera proporcionar una prueba definitiva de si estos PBH en realidad pueden explicar la materia oscura.

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