Los cosmólogos llevan mucho tiempo planteando la hipótesis de que las condiciones del universo primitivo podrían haber provocado la formación de agujeros negros poco después del Big Bang. Estos «agujeros negros primordiales» tienen un rango de masa mucho más amplio que los que se formaron en el universo posterior a partir de la muerte de las estrellas, y algunos incluso se condensaron hasta alcanzar el ancho de un solo átomo.
Todavía no se han observado agujeros negros primordiales. Si existen, podrían ser una explicación de al menos parte de la «materia oscura» del universo: materia que no parece interactuar con la materia normal a través del electromagnetismo, pero que sí afecta a la dinámica gravitacional de las galaxias y otros objetos del universo.
Ahora, podríamos tener una nueva forma de detectar agujeros negros primordiales, aunque de una forma muy limitada.
Este método se basa en las ondas gravitacionales.
Detectadas por primera vez en 2015 por el observatorio de ondas gravitacionales LIGO, las ondas gravitacionales son «ondulaciones» en el espacio-tiempo causadas por eventos dramáticos en el universo, la mayoría de las veces la colisión de objetos gigantes como agujeros negros de masa estelar y estrellas de neutrones. Desde 2015, el programa LIGO-Virgo-KAGRA (LKV) ha encontrado unas 90 fuentes de ondas gravitacionales confirmadas.
En un artículo publicado este mes en Research Notes of the AAS, el astrofísico de Harvard Avi Loeb examinó si los detectores LKV podían captar la señal de los agujeros negros primordiales (en concreto, los que pasan a una velocidad cercana a la de la luz) u otros objetos similares que se mueven a altas velocidades.
«Todas las fuentes de ondas gravitacionales detectadas hasta ahora implican fusiones de objetos astrofísicos de masa estelar, como agujeros negros o estrellas de neutrones, a distancias cosmológicas», escribió Loeb en una publicación de Medium en agosto. Pero estas no son las únicas fuentes posibles.
«Imagínese un objeto relativista que se mueve cerca de la velocidad de la luz a una distancia de LIGO que es comparable al radio de la Tierra. En el punto de aproximación más cercano, un objeto de este tipo generaría una señal gravitacional», una que depende en gran medida de su masa y de la velocidad a la que se mueve, dice Loeb.
Con las capacidades actuales del LKV, los detectores podrían detectar cualquier objeto que se mueva cerca de la velocidad de la luz con una masa de 100 megatones (la masa de un asteroide pequeño de varios cientos de metros de diámetro), pero solo si se acercara a la mitad del diámetro de la Tierra de los detectores.
En otras palabras, los detectores del LKV habrían detectado si un objeto de esta masa pasó por la Tierra, o muy cerca de su superficie, en la década transcurrida desde 2015, si viajaba a velocidades muy altas.
Por supuesto, si un asteroide de esa masa impactara la Tierra a esa velocidad, lo notaríamos perfectamente por el impacto devastador. Como tal, esta capacidad es realmente interesante, particularmente para objetos compactos como los agujeros negros primordiales, con diámetros del tamaño de un átomo o más pequeños, que podrían pasar cerca o incluso a través de la Tierra sin que nadie se dé cuenta.
Ningún objeto de este tipo ha sido visto por los detectores del LKV.
No es un resultado sorprendente, dado que se trata de una capacidad de detección muy limitada. No nos informa sobre objetos que se encuentran a más de 6.000 kilómetros de la superficie de la Tierra y tampoco detecta objetos que se mueven más lentamente.
Los futuros detectores de ondas gravitacionales, como el detector LISA de la ESA, cuyo lanzamiento está previsto para la próxima década, ampliarán este rango, aunque no mucho.
Aun así, cuando se buscan respuestas a algunas de las preguntas más difíciles del universo, vale la pena investigar donde se pueda. Esta piedra en particular no se ha dejado sin remover.
Con información de Research Notes of the AAS
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