Los agujeros negros primordiales han sido uno de los favoritos hipotéticos de la astronomía durante décadas: el equivalente celestial de un "quizás más tarde" que nunca llegaba. Ahora, investigadores de la Universidad de Miami creen que una reciente detección de ondas gravitacionales podría finalmente sacar a estos antiguos objetos del reino de la teoría y llevarlos a la categoría de "ah, entonces ahí es donde se escondía la materia oscura".
Los agujeros negros primordiales, para aquellos que no están al día en su lore del universo temprano, se cree que se formaron durante la primera fracción de segundo después del Big Bang, mucho antes de que las primeras estrellas o galaxias se pusieran las pilas. A diferencia de los agujeros negros creados por estrellas en colapso, estos objetos hipotéticos podrían variar en tamaño desde algo tan pequeño como un asteroide hasta cuerpos mucho más grandes: básicamente, los trastos del ático del universo.
Aunque ningún agujero negro primordial ha sido confirmado, los científicos creen que podrían responder varias preguntas importantes sobre el universo. Una de las más grandes es la naturaleza de la materia oscura, la sustancia invisible que constituye aproximadamente el 85% de toda la materia y proporciona la atracción gravitacional que ayuda a mantener unidas a las galaxias. Así que, ya sabes, algo importante.
"Creemos que nuestro estudio ayudará a confirmar que realmente existen", dijo Nico Cappelluti, profesor asociado en el Departamento de Física de la Universidad de Miami, refiriéndose a la investigación que realizó con el estudiante de doctorado Alberto Magaraggia.
Su trabajo se basa en un posible descubrimiento reportado por el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO), que a finales del año pasado detectó una señal de onda gravitacional inusual. Las ondas gravitacionales son ondas en el espacio-tiempo producidas por algunos de los eventos más violentos del universo, incluyendo colisiones entre agujeros negros: básicamente el equivalente cósmico de dejar caer una piedra en un estanque, si la piedra fuera un agujero negro y el estanque fuera el tejido de la realidad.
La mayoría de los agujeros negros conocidos se forman después de que estrellas masivas explotan como supernovas. Sus masas típicamente van desde varias veces la masa del Sol hasta miles de millones de masas solares. Pero en noviembre, LIGO emitió una alerta automática por una fusión en la que al menos un objeto parecía tener menos de una masa solar. Un agujero negro tan pequeño sería difícil de explicar mediante la evolución estelar convencional y, en cambio, podría apuntar a un agujero negro primordial: el equivalente astronómico de encontrar un hueso de dinosaurio en tu patio trasero.
No todos están convencidos. Algunos astrofísicos han sugerido que la señal podría ser simplemente ruido dentro de los detectores extremadamente sensibles de LIGO, en lugar de evidencia de un notable nuevo descubrimiento. Porque a veces un blip es solo un blip.
Cappelluti y Magaraggia argumentan que el objeto detectado se explica mejor como un agujero negro primordial que se formó en las densas condiciones del universo temprano, mucho antes de que existieran las estrellas. Para probar esa idea, los investigadores estimaron cuántos agujeros negros primordiales podrían existir en todo el cosmos y con qué frecuencia LIGO debería detectarlos. "Nuestros resultados son alentadores", dijo Magaraggia. "Predecimos que los agujeros negros sub-solares como el que LIGO pudo haber observado deberían ser raros, consistente con lo infrecuente que han sido estos eventos hasta ahora".
Sus hallazgos, publicados en The Astrophysical Journal, sugieren que la misteriosa señal de LIGO no tiene explicación astrofísica convencional y es más consistente con un agujero negro primordial. El estudio "sugiere que la explicación más plausible para la señal de LIGO, que carece de cualquier explicación astrofísica convencional, es la detección de un agujero negro primordial", dijo Cappelluti. "Y nuestra investigación indica que estos agujeros negros primordiales podrían representar una porción significativa, si no toda, de la materia oscura".
Aun así, ambos investigadores enfatizan que una detección no es suficiente para resolver la cuestión. Por ahora, los científicos deben esperar a ver si LIGO y sus socios internacionales registran eventos adicionales que coincidan con el mismo patrón. "LIGO captó lo que es una evidencia muy fuerte"