Al proponer un modelo alternativo de cómo llegó a ser el universo, un equipo de astrofísicos sugiere que todos los agujeros negros, desde los tan pequeños como la cabeza de un alfiler hasta los que cubren miles de millones de millas, se crearon instantáneamente después del Big Bang y la cuenta.para toda la materia oscura.
Esa es la implicación de un estudio realizado por astrofísicos de la Universidad de Miami, la Universidad de Yale y la Agencia Espacial Europea que sugiere que los agujeros negros han existido desde el comienzo del universo y que estos agujeros negros primordiales podrían ser todavíamateria oscura inexplicable. Si se demuestra que es cierto con los datos recopilados del lanzamiento de este mes del telescopio espacial James Webb, el descubrimiento puede transformar la comprensión científica de los orígenes y la naturaleza de dos misterios cósmicos: la materia oscura y los agujeros negros.
"Nuestro estudio predice cómo se vería el universo primitivo si, en lugar de partículas desconocidas, la materia oscura estuviera formada por agujeros negros formados durante el Big Bang, como sugirió Stephen Hawking en la década de 1970", dijo Nico Cappelluti, profesor asistente defísica en la Universidad de Miami y primer autor del estudio que se publicará en El diario astrofísico.
"Esto tendría varias implicaciones importantes", continuó Cappelluti, quien este año amplió la investigación que comenzó en Yale como becario posdoctoral del Premio del Centro de Astronomía y Astrofísica de Yale. Primero, no necesitaríamos 'nueva física' para explicar la oscuridadAdemás, esto nos ayudaría a responder una de las preguntas más apremiantes de la astrofísica moderna: ¿cómo pudieron los agujeros negros supermasivos en el universo temprano haber crecido tan rápido? Dados los mecanismos que observamos hoy en el universo moderno, nohan tenido suficiente tiempo para formarse. Esto también resolvería el antiguo misterio de por qué la masa de una galaxia es siempre proporcional a la masa del agujero negro supermasivo en su centro ".
Se cree que la materia oscura, que nunca se ha observado directamente, es la mayor parte de la materia del universo y actúa como el andamio sobre el que se forman y se desarrollan las galaxias. Por otro lado, los agujeros negros, que se pueden encontrar en los centrosde la mayoría de las galaxias, se han observado. Un punto en el espacio donde la materia está tan compactada que crean una gravedad intensa.
Coautor de Priyamvada Natarajan, profesor de astronomía y física en Yale, y Günther Hasinger, director de ciencia de la Agencia Espacial Europea ESA, el nuevo estudio sugiere que los llamados agujeros negros primordiales de todos los tamaños representanmateria negra en el universo.
"Los agujeros negros de diferentes tamaños siguen siendo un misterio", explicó Hasinger. "No entendemos cómo los agujeros negros supermasivos podrían haber crecido tanto en el tiempo relativamente corto disponible desde que existió el universo".
Su modelo modifica la teoría propuesta por primera vez por Hawking y su colega físico Bernard Carr, quien argumentó que en la primera fracción de segundo después del Big Bang, pequeñas fluctuaciones en la densidad del universo pueden haber creado un paisaje ondulado con "grumos"regiones que tenían masa extra. Estas áreas abultadas colapsarían en agujeros negros.
Esa teoría no ganó fuerza científica, pero Cappelluti, Natarajan y Hasinger sugieren que podría ser válida con algunas pequeñas modificaciones. Su modelo muestra que las primeras estrellas y galaxias se habrían formado alrededor de los agujeros negros en el universo temprano. También proponenque los agujeros negros primordiales habrían tenido la capacidad de convertirse en agujeros negros supermasivos al darse un festín con gas y estrellas en su vecindad, o fusionándose con otros agujeros negros.
"Los agujeros negros primordiales, si existen, bien podrían ser las semillas a partir de las cuales se forman todos los agujeros negros supermasivos, incluido el que está en el centro de la Vía Láctea", dijo Natarajan.La idea es cómo unifica elegantemente los dos problemas realmente desafiantes en los que trabajo, el de sondear la naturaleza de la materia oscura y la formación y crecimiento de los agujeros negros, y los resuelve de una sola vez ".
Los agujeros negros primordiales también pueden resolver otro enigma cosmológico: el exceso de radiación infrarroja, sincronizada con la radiación de rayos X, que se ha detectado desde fuentes distantes y tenues dispersas por todo el universo. Los autores del estudio dijeron que se presentarían agujeros negros primordiales en crecimiento ".exactamente "la misma firma de radiación.
Y, lo mejor de todo, la existencia de agujeros negros primordiales puede demostrarse, o refutarse, en un futuro próximo, cortesía del telescopio Webb programado para su lanzamiento desde la Guayana Francesa antes de fin de año y la investigación dirigida por la ESA.La misión de la antena espacial de interferómetro láser LISA planificada para la década de 2030.
Desarrollado por la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense para suceder al Telescopio Espacial Hubble, el Webb puede mirar hacia atrás más de 13 mil millones de años. Si la materia oscura está compuesta de agujeros negros primordiales, se habrían formado más estrellas y galaxias a su alrededor.en el universo primitivo, que es precisamente lo que la máquina del tiempo cósmica podrá ver.
"Si las primeras estrellas y galaxias ya se formaron en las llamadas 'edades oscuras', Webb debería poder ver evidencia de ellas", dijo Hasinger.
LISA, mientras tanto, podrá captar señales de ondas gravitacionales de las primeras fusiones de agujeros negros primordiales.
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