Los agujeros primordiales formados en las condiciones exóticas del big bang pueden haberse convertido en su propia fuente de materia y radiación.
La historia estándar del universo primitivo es así. Cuando nuestro cosmos era increíblemente joven, pasó por un período de expansión increíblemente rápida conocido como inflación. Entonces la inflación desapareció e inundó el universo con partículas y radiación en el big bang caliente. Luego, el universo se expandió y se enfrió, y mientras lo hacía, la densidad de esa materia y la radiación descendieron. Eventualmente, el asunto se unió a las estrellas, galaxias y cúmulos informados.
Pero una nueva investigación, ahora publicada en el servidor de preimpresión arXiv, sugiere que a esta simple historia puede faltarle un ingrediente clave: los agujeros negros primordiales. Actualmente conocemos solo una forma garantizada de crear agujeros negros. Eso es a través de la muerte de estrellas masivas. Cuando colapsan sobre sí mismos al final de sus vidas, alcanzan densidades lo suficientemente altas como para abrumar a cualquier otra fuerza y desencadenar la formación de un agujero negro.
Pero el universo primitivo puede haber sido lo suficientemente exótico como para hacer agujeros negros a su manera. Cuando terminó la inflación y el universo comenzó a enfriarse, no fue un proceso suave y suave. En cambio, fue increíblemente violento, con cambios masivos de energía y masa de un lugar a otro. Es posible que bolsas del universo hayan alcanzado espontáneamente densidades lo suficientemente altas como para formar agujeros negros directamente por sí mismos, sin tener que pasar primero por la formación de estrellas. Estos son los llamados agujeros negros primordiales.
Las observaciones cosmológicas ya establecieron límites estrictos en la cantidad de agujeros negros primordiales que podrían habitar el universo primitivo. Pero todavía hay espacio para que existan. Y un equipo de investigadores ha elaborado un artículo que explora una consecuencia inesperada de la formación de estos agujeros negros primordiales.
Sabemos por el trabajo de Stephen Hawking que los agujeros negros no son completamente negros. De hecho, brillan un poco a través de un exótico proceso cuántico conocido como radiación de Hawking. Para agujeros negros de tamaño normal, este es un proceso muy ineficiente. Un agujero negro típico solo emitirá una partícula de radiación cada año más o menos. Pero los agujeros negros más pequeños emiten mucha más radiación.
Si los agujeros negros primordiales fueran lo suficientemente pequeños, se evaporarían por completo mientras el universo todavía estaba en sus etapas iniciales, sin dejar rastro de su existencia. Pero los investigadores encontraron que esto conduce a una situación curiosa. A medida que estos agujeros negros primordiales se evaporaron, liberaron sus propias inundaciones de radiación y materia.
A pesar de la expansión del universo, si se evaporaran suficientes agujeros negros primordiales, la densidad de la materia y la radiación podrían permanecer constantes. Esto conduciría a un escenario de big bang basado en un agujero negro extendido.
Eventualmente, todos los agujeros negros primordiales desaparecerían y el resto de la historia cosmológica continuaría sin ellos. Pero dejarían su huella. Los cambios en la densidad de la materia y la radiación pueden tener impactos duraderos que podríamos detectar incluso hasta el día de hoy. Y la evaporación de los propios agujeros negros primordiales desencadena la formación de ondas gravitacionales, que podrían persistir aún hoy.
Es posible que nunca encontremos evidencia directa de los agujeros negros primordiales, pero los investigadores han descubierto que podemos encontrar sus sutiles huellas dactilares en todo el universo.
Con información de arXiv
