Hay muchas cosas asombrosas en nuestro Universo y un agujero negro es una de las más desconocidas. No sabemos con certeza qué sucede dentro de un agujero negro e incluso aún se está investigando la formación de agujeros negros supermasivos en el universo primitivo. Un grupo de físicos del Laboratorio Nacional de Brookhaven ha abordado esta cuestión y ha encontrado una posible solución al misterio. La naturaleza de la materia oscura también puede ser resuelta por su teoría.

“La pregunta aún sin respuesta sobre la naturaleza de la materia oscura y cómo el agujero negro supermasivo primordial [sic] podría crecer tan rápido en tan poco tiempo son dos preguntas abiertas apremiantes en física y astrofísica. Es deseable encontrar una explicación común para estas observaciones y podría proporcionarnos información sobre el funcionamiento interno del Universo”.

Julia Gehrlein – Física en el Laboratorio Nacional de Brookhaven

Las observaciones han demostrado que los agujeros negros supermasivos pueden haberse formado en el universo primitivo. De acuerdo con nuestra comprensión actual de cómo se forman los agujeros negros, no habría habido tiempo suficiente para que eso sucediera. Ni la acreción (cuando la materia cae en un agujero negro) ni las colisiones galácticas pueden explicar los agujeros negros primordiales supermasivos.

Los físicos teóricos Hooman Davoudiasl, Peter Denton y Julia Gehrlein desarrollaron un modelo que describe una posible solución utilizando la idea de que la materia oscura es ultraligera, con una masa que es 28 órdenes de magnitud más ligera que el protón, pero que posiblemente abarca años luz por partícula. «En nuestro caso, notamos que [las galaxias enanas ultradébiles] están mostrando algunos indicios preliminares de que la materia oscura puede ser ultraligera», dice Peter Denton. Hay alguna evidencia de que la distribución de la materia oscura de estas galaxias no es nítida hacia el centro, como cabría esperar. La materia oscura ultraligera sería una explicación para esto. «Si la amplitud de la distribución de la materia oscura es comparable en todas las galaxias, eso podría indicar que la materia oscura tiene un tamaño característico y es ultraligera».

El experimento CIBER de la NASA busca pistas sobre la formación de las primeras estrellas y galaxias. Estudiará el brillo total del cielo, para probar el componente de las primeras estrellas y galaxias utilizando firmas espectrales, y buscará el patrón espacial distintivo que se ve en esta imagen, producido por estructuras a gran escala de la materia oscura. Esto muestra una simulación numérica de la densidad de la materia cuando el universo tenía mil millones de años. La formación de galaxias sigue a los pozos gravitatorios producidos por la materia oscura, donde se une el gas de hidrógeno y se encienden las primeras estrellas. Créditos: Volker Springel/Consorcio Virgo.

Si la materia oscura es ultraligera, esa podría ser la clave para explicar la formación de los agujeros negros primordiales supermasivos. Las condiciones necesarias para que la materia colapse y forme un agujero negro de tamaño supermasivo fueron las correctas “unos pocos días después del Big Bang, cuando el Universo tenía una temperatura cercana a la del núcleo del Sol”, según Hooman Davoudiasl. Esto sería 15 millones de Kelvin, o 27 millones de grados Fahrenheit. Estas temperaturas serían necesarias para que este tipo particular de materia exista. Una vez que la temperatura del Universo alcanzó el nivel correcto, la presión podría haber caído a un nivel muy bajo, permitiendo que la materia colapsara debido a la gravedad. Esto no sucedería con las partículas conocidas, de ahí la idea de la materia oscura ultraligera.

Este colapso de la materia provocaría ondas gravitacionales. “Esas ondas tienen una forma característica, por lo que hacemos una predicción para esa señal y su rango de frecuencia esperado”, dice Peter Denton. Cuando las matrices de sincronización de púlsares de próxima generación que son más sensibles entren en funcionamiento, es posible que puedan detectar esas ondas y validar la teoría de que la materia oscura es o pudo haber sido ultraligera. Luego, los científicos podrían juntar más piezas del rompecabezas para obtener una comprensión más clara de la materia oscura, los agujeros negros y nuestro asombroso universo.

Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Shawn Dicenza, Universe Today
Salvo indicación contraria este trabajo está licenciado por el autor bajo la licencia International Creative Commons Attribution 4.0

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