Los agujeros negros primordiales (PBH, por sus siglas en inglés) son un tipo particularmente especial de agujero negro, que se cree que se formaron a partir de densas bolsas de materia subatómica un segundo después del Big Bang, y un nuevo estudio informa sobre lo que podría ser la primera observación directa de uno. Puede que lleve años demostrarlo, pero la posibilidad es emocionante.
Los agujeros negros suelen ser causados por el colapso de una supernova, pero los científicos han creído durante mucho tiempo que los agujeros negros primordiales también podrían haber existido en los primeros instantes del universo, sin necesidad de una estrella. Siempre han sido teóricos, pero cada vez hay más pruebas recientes que sugieren su existencia.
Ahora, los astrofísicos Alberto Magaraggia y Nico Cappelluti, de la Universidad de Miami, han detectado otro posible agujero negro primordial (PBH) utilizando el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO), ubicado en dos emplazamientos en Washington y Luisiana. Las ondas gravitacionales que detecta LIGO son perturbaciones en el espacio-tiempo y pueden ser provocadas por la colisión de dos agujeros negros. Una señal captada por LIGO e investigada por los científicos indicó una colisión en la que uno de los objetos tenía menos de una masa solar (la masa del Sol), lo que podría tratarse de un agujero negro primordial (PBH).
“Los agujeros negros más comunes se forman como resultado de una supernova, la muerte de una estrella masiva”, explica Cappelluti. “Por lo tanto, sus masas pueden variar desde unas pocas veces la masa del Sol hasta miles de millones de masas solares”.
Por otro lado, se espera que los agujeros negros primordiales tengan masas mucho menores.
“Creemos que nuestro estudio ayudará a confirmar que [los PBH] realmente existen”, afirma Cappelluti.
Se necesita un estudio más profundo de la señal, conocida como S251112cm, para saberlo con certeza, pero los investigadores afirman que la existencia de un agujero negro primordial con una masa subsolar es la explicación más probable. Magaraggia y Cappelluti también realizaron cálculos sobre la frecuencia esperada de agujeros negros primordiales en el espacio y, a partir de ahí, sobre la frecuencia con la que se podría esperar que LIGO los detectara, lo que coincidió con los datos de LIGO desde que comenzó a detectar ondas gravitacionales en 2015.
“Intentamos estimar cuántos agujeros negros primordiales pueden existir en el Universo y cuántos de ellos debería poder detectar LIGO”, dice Magaraggia.
“Y nuestros resultados son alentadores. Predecimos que los agujeros negros subsolares como el que LIGO pudo haber observado deberían ser realmente raros, lo cual concuerda con la poca frecuencia con la que se han observado tales eventos hasta ahora”.
Al igual que los agujeros negros más comunes, los agujeros negros primordiales no dejan escapar la luz, lo que dificulta su detección. También se cree que son más pequeños que otros agujeros negros, quizás del tamaño de un asteroide en algunos casos.
Si a esto le sumamos las dificultades de remontarse miles de millones de años en el tiempo, realmente estamos hablando de buscar agujas en un pajar cósmico. Sin embargo, si se logran identificar y cartografiar, podrían ayudar a explicar otro fenómeno cósmico: la materia oscura.
Al igual que los agujeros negros primordiales, la materia oscura también es hipotética, pero los astrofísicos creen que podría constituir el 85% de la masa del Universo y ser la responsable de mantener unido todo lo demás. Si bien no podemos observar directamente la materia oscura, podemos encontrar indicios de su existencia en el comportamiento del espacio-tiempo que nos rodea.
Los expertos creen que los agujeros negros primordiales (PBH) podrían ser responsables de la mayor parte de la materia oscura. Inicialmente, habría habido una cantidad asombrosamente alta de ellos, a partir de tamaños increíblemente pequeños, y luego podrían haberse expandido hasta llenar la inmensidad del espacio. Necesitaremos detectar más agujeros negros primordiales para verificar su existencia, pero eso debería ser cada vez más probable a medida que instalaciones como LIGO sigan actualizándose y entren en funcionamiento nuevos instrumentos, como la Antena Espacial Interferométrica (LISA) de la Agencia Espacial Europea, un detector de ondas gravitacionales que se lanzará en 2035.
“LIGO detectó pruebas muy sólidas de que este tipo de agujeros negros existen, pero necesitaremos detectar otra señal similar, o incluso varias más, para obtener la confirmación definitiva de que son reales”, afirma Cappelluti.
“Lo que está claro es que no se puede descartar su existencia”.
La investigación se publicará en un próximo número de The Astrophysical Journal y está disponible en arXiv.
Fuente: Science Alert.
