Los físicos de la UCLA han propuesto nuevas teorías sobre cómo podrían haberse formado los primeros agujeros negros del universo y el papel que podrían desempeñar en la producción de elementos pesados como el oro, el platino y el uranio.
Dos artículos sobre su trabajo fueron publicados en la revista Cartas de revisión física .
Una pregunta de larga data en astrofísica es si los primeros agujeros negros del universo llegaron a existir menos de un segundo después del Big Bang o si se formaron solo millones de años después durante la muerte de las primeras estrellas.
Alexander Kusenko, profesor de física de la UCLA, y Eric Cotner, un estudiante graduado de la UCLA, desarrollaron una nueva teoría convincente y simple que sugiere que los agujeros negros podrían haberse formado muy poco después del Big Bang, mucho antes de que las estrellas comenzaran a brillar.sugirió que estos llamados agujeros negros primordiales podrían explicar la totalidad o parte de la misteriosa materia oscura del universo y que podrían haber sembrado la formación de agujeros negros supermasivos que existen en los centros de las galaxias. La nueva teoría propone que los agujeros negros primordiales podríanayuda a crear muchos de los elementos más pesados que se encuentran en la naturaleza.
Los investigadores comenzaron considerando que un campo uniforme de energía impregnaba el universo poco después del Big Bang. Los científicos esperan que tales campos existieran en el pasado distante. Después de que el universo se expandió rápidamente, este campo de energía se habría separado en grupos. La gravedadhacer que estos grupos se atraigan y se fusionen. Los investigadores de la UCLA propusieron que una pequeña fracción de estos grupos en crecimiento se volviera lo suficientemente densa como para convertirse en agujeros negros.
Su hipótesis es bastante genérica, dijo Kusenko, y no se basa en lo que llamó las "coincidencias improbables" que sustentan otras teorías que explican los agujeros negros primordiales.
El documento sugiere que es posible buscar estos agujeros negros primordiales utilizando observaciones astronómicas. Un método consiste en medir los muy pequeños cambios en el brillo de una estrella que resultan de los efectos gravitacionales de un agujero negro primordial que pasa entre la Tierra y esa estrella. AnteriormenteEste año, los astrónomos japoneses y estadounidenses publicaron un artículo sobre su descubrimiento de una estrella en una galaxia cercana que se iluminó y atenuó precisamente como si un agujero negro primordial estuviera pasando frente a ella.
En un estudio separado, Kusenko, Volodymyr Takhistov, investigador postdoctoral de la UCLA y George Fuller, profesor de la Universidad de California en San Diego, propusieron que los agujeros negros primordiales podrían desempeñar un papel importante en la formación de elementos pesados como el oro, la plata,platino y uranio, que podrían estar en curso en nuestra galaxia y en otras.
El origen de esos elementos pesados ha sido durante mucho tiempo un misterio para los investigadores.
"Los científicos saben que existen estos elementos pesados, pero no están seguros de dónde se están formando estos elementos", dijo Kusenko. "Esto ha sido realmente vergonzoso".
La investigación de la UCLA sugiere que un agujero negro primordial ocasionalmente choca con una estrella de neutrones, el remanente giratorio del tamaño de una ciudad que permanece después de algunas explosiones de supernova, y se hunde en sus profundidades.
Cuando eso sucede, dijo Kusenko, el agujero negro primordial consume la estrella de neutrones desde el interior, un proceso que demora alrededor de 10,000 años. A medida que la estrella de neutrones se encoge, gira aún más rápido, eventualmente haciendo que pequeños fragmentos se desprendan y vuelen.Esos fragmentos de material rico en neutrones pueden ser los sitios en los que los neutrones se fusionan en elementos cada vez más pesados, dijo Kusenko.
Sin embargo, la probabilidad de que una estrella de neutrones capture un agujero negro es bastante baja, dijo Kusenko, que es consistente con las observaciones de que solo algunas galaxias se enriquecen en elementos pesados. La teoría de que los agujeros negros primordiales colisionan con estrellas de neutrones para crear elementos pesadostambién explica la falta observada de estrellas de neutrones en el centro de la galaxia, la Vía Láctea, un misterio de larga data en astrofísica.
Este invierno, Kusenko y sus colegas colaborarán con científicos de la Universidad de Princeton en simulaciones por computadora de los elementos pesados producidos por una interacción de estrella de neutrones y agujero negro. Al comparar los resultados de esas simulaciones con observaciones de elementos pesados en galaxias cercanas, elLos investigadores esperan determinar si los agujeros negros primordiales son realmente responsables del oro, el platino y el uranio de la Tierra.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Los Ángeles . Original escrito por Katherine Kornei. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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