Durante un breve momento brillante después de la detección de ondas gravitacionales de los agujeros negros que colisionaron en 2015, los astrónomos mantuvieron la esperanza de que la misteriosa materia oscura del universo pudiera consistir en una plenitud de agujeros negros esparcidos por todo el universo.
Universidad de California, Berkeley, los físicos han desvanecido esas esperanzas.
Basado en un análisis estadístico de 740 de las supernovas más brillantes descubiertas a partir de 2014, y el hecho de que ninguna de ellas parece estar ampliada o iluminada por "lentes gravitacionales" ocultas de agujeros negros, los investigadores concluyeron que los agujeros negros primordiales pueden compensarno más del 40 por ciento de la materia oscura en el universo. Los agujeros negros primordiales solo podrían haberse creado dentro de los primeros milisegundos del Big Bang como regiones del universo con una masa concentrada decenas o cientos de veces la del sol colapsado enobjetos de cien kilómetros de diámetro
Los resultados sugieren que nada de la materia oscura del universo consiste en agujeros negros pesados, o cualquier objeto similar, incluidos los objetos de halo compactos masivos, llamados MACHO.
La materia oscura es uno de los enigmas más vergonzosos de la astronomía: a pesar de comprender el 84.5 por ciento de la materia en el universo, nadie puede encontrarla. Los candidatos propuestos para la materia oscura abarcan casi 90 órdenes de magnitud en masa, desde partículas ultraligeras como axiones hasta MACHO.
Varios teóricos han propuesto escenarios en los que hay múltiples tipos de materia oscura. Pero si la materia oscura consta de varios componentes no relacionados, cada uno requeriría una explicación diferente de su origen, lo que hace que los modelos sean muy complejos.
"Me imagino que son dos tipos de agujeros negros, muy pesados y muy ligeros, o agujeros negros y partículas nuevas. Pero en ese caso, uno de los componentes es un orden de magnitud más pesado que el otro, y deben serproducido en abundancia comparable. Pasaríamos de algo astrofísico a algo que es verdaderamente microscópico, tal vez incluso la cosa más liviana del universo, y que sería muy difícil de explicar ", dijo el autor principal Miguel Zumalacárregui, investigador global de Marie Curie enEl Centro Berkeley de Física Cosmológica.
Un nuevo análisis aún no publicado por el mismo equipo utilizando una lista actualizada de 1.048 supernovas reduce el límite a la mitad, a un máximo de aproximadamente el 23 por ciento, cerrando aún más la puerta a la propuesta de materia oscura-agujero negro.
"Volvemos a las discusiones estándar. ¿Qué es la materia oscura? De hecho, nos estamos quedando sin buenas opciones", dijo Uroš Seljak, profesor de física y astronomía de UC Berkeley y codirector de BCCP. "Esto es un desafíopara las generaciones futuras "
El análisis se detalla en un artículo publicado esta semana en la revista Cartas de revisión física .
lentes de materia oscura
Sus conclusiones se basan en el hecho de que una población invisible de agujeros negros primordiales, o cualquier objeto compacto masivo, doblaría y magnificaría gravitacionalmente la luz de los objetos distantes en su camino hacia la Tierra. Por lo tanto, la lente gravitacional debería afectar la luz del tipo distanteIa supernovas. Estas son las estrellas en explosión que los científicos han utilizado como fuentes de brillo estándar para medir distancias cósmicas y documentar la expansión del universo.
Zumalacárregui realizó un complejo análisis estadístico de datos sobre las supernovas de brillo y distancia catalogadas en dos compilaciones: 580 en la Unión y 740 en los catálogos de análisis conjunto de curva de luz JLA, y concluyó que ocho deberían ser más brillantes por ununas pocas décimas de porcentaje de lo previsto según las observaciones de cómo estas supernovas se iluminan y se desvanecen con el tiempo. No se ha detectado tal luminosidad.
Otros investigadores han realizado análisis similares pero más simples que arrojaron resultados no concluyentes. Pero Zumalacárregui incorporó la probabilidad precisa de ver todos los aumentos, de pequeños a grandes, así como incertidumbres en el brillo y la distancia de cada supernova. Incluso para agujeros negros de baja masa.- ese 1 por ciento de la masa del sol - debería haber algunas supernovas distantes muy magnificadas, dijo, pero no hay ninguna.
"No puedes ver este efecto en una supernova, pero cuando las juntas y haces un análisis bayesiano completo comienzas a poner restricciones muy fuertes sobre la materia oscura, porque cada supernova cuenta y tienes muchas de ellas", Zumalacárregui"Cuantas más supernovas se incluyan en el análisis, y cuanto más lejos estén, más estrictas serán las restricciones. Los datos sobre 1,048 supernovas brillantes del catálogo de Pantheon proporcionaron un límite superior aún más bajo - 23 por ciento - que el análisis recientemente publicado."
Seljak publicó un artículo proponiendo este tipo de análisis a fines de la década de 1990, pero cuando el interés pasó de buscar objetos grandes, MACHO, a buscar partículas fundamentales, en particular partículas masivas de interacción débil, o WIMP, los planes de seguimiento cayeronPara entonces, muchos experimentos habían excluido la mayoría de las masas y tipos de MACHO, dejando pocas esperanzas de descubrir tales objetos.
En ese momento, también, solo se había descubierto un pequeño número de supernovas de Tipo Ia distantes y se habían medido sus distancias.
Solo después de que las observaciones de LIGO volvieron a plantear el problema, Seljak y Zumalacárregui se embarcaron en el complicado análisis para determinar los límites de la materia oscura.
"Lo que fue intrigante es que las masas de los agujeros negros en el evento LIGO estaban justo donde los agujeros negros aún no habían sido excluidos como materia oscura", dijo Seljak. "Esa fue una coincidencia interesante que entusiasmó a todos. Pero fueuna coincidencia."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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