El universo primitivo contenía muchas menos miniaturas. agujeros negros de lo que se pensaba anteriormente, lo que hace que los orígenes de la materia faltante de nuestro cosmos sean un misterio aún mayor, sugiere un nuevo estudio.
Los agujeros negros miniatura o primordiales (PBH, por sus siglas en inglés) son agujeros negros que se cree que se formaron en las primeras fracciones de segundo después del Big Bang. Según las principales teorías, estas singularidades del tamaño de una moneda de diez centavos surgieron de regiones de gas espeso y caliente que colapsaban rápidamente.
Las bolsas de espacio-tiempo infinitamente denso es como muchos físicos explican la materia oscura del universo, una entidad misteriosa que, a pesar de ser completamente invisible, hace que el universo sea mucho más pesado de lo que puede explicarse por la materia que vemos.
Pero aunque la hipótesis es popular, tiene un gran problema: todavía tenemos que observar directamente ningún agujero negro primordial. Ahora, un nuevo estudio ha ofrecido una posible explicación de por qué no se formaron, dejando abierto el problema de la materia oscura de la cosmología a una especulación más amplia.
Según la investigación, el universo moderno podría haberse formado con muchos menos agujeros negros primordiales de lo que estimaban los modelos anteriores. Los investigadores publicaron sus hallazgos el 29 de mayo en la revista. Cartas de revisión física.
Relacionado: El telescopio James Webb ve el ‘nacimiento’ de 3 de las primeras galaxias del universo en observaciones por primera vez en el mundo
«Muchos investigadores sienten que [primordial black holes] son un fuerte candidato para la materia oscura, pero necesitaría haber muchos de ellos para satisfacer esa teoría», dijo el autor principal Jason Kristianoestudiante de posgrado en física teórica en la Universidad de Tokio, dijo en un comunicado. «Son interesantes también por otras razones, ya que desde la reciente innovación de la astronomía de ondas gravitacionales, se han descubierto fusiones binarias de agujeros negros, lo que puede explicarse si los PBH existen en grandes cantidades. Pero a pesar de estas fuertes razones para su abundancia esperada, No hemos visto ninguno directamente y ahora tenemos un modelo que debería explicar por qué es así».
Un agujero en la imagen
El universo comenzó hace 13.800 millones de años con el Big Bangprovocando que el joven cosmos explote hacia afuera debido a una fuerza invisible conocida como energía oscura.
A medida que el universo crecía, la materia ordinaria, que interactúa con la luz, se congeló alrededor de grupos de partículas invisibles. materia oscura para crear las primeras galaxias, conectadas entre sí por una vasta red cósmica. Hoy en día, los cosmólogos creen que la materia ordinaria, la materia oscura y la energía oscura constituyen aproximadamente el 5%, el 25% y el 70% de la composición del universo, respectivamente.
Inicialmente, el universo era opaco, un caldo de plasma que ninguna luz podía atravesar sin ser atrapada por campos electromagnéticos producidos por cargas en movimiento. Sin embargo, después de 380.000 años de enfriamiento y expansión, el plasma finalmente se recombinó en materia neutra, emitiendo estática de microondas que se convirtió en la primera luz del universo, el fondo cósmico de microondas (CMB).
Los cosmólogos han estado buscando estos primeros agujeros negros estudiando esta primera imagen del universo. Sin embargo, hasta el momento no se ha encontrado ninguno.
Algunos físicos piensan que existe la posibilidad de que no hayan descubierto la gran cantidad de agujeros negros primordiales necesarios para explicar la materia oscura simplemente porque aún tienen que aprender a detectarlos.
Pero al aplicar al problema un modelo construido sobre una forma avanzada de mecánica cuántica llamada teoría cuántica de campos, los investigadores detrás del nuevo estudio llegaron a una conclusión diferente: no podemos encontrar ningún agujero negro primordial porque la mayoría de ellos simplemente no lo son. allá.
Se cree que los agujeros negros primordiales surgieron del colapso de ondas gravitacionales cortas pero fuertes que se propagan por todo el universo. Al aplicar su modelo a estas ondas, los investigadores descubrieron que se podrían necesitar muchas menos ondas para combinarse de lo que otras teorías estiman para dar forma a estructuras más grandes en todo el universo. Y cuantas menos ondas sean necesarias para recrear la imagen, menos agujeros negros primordiales.
«Se cree ampliamente que el colapso de longitudes de onda cortas pero fuertes en el universo primitivo es lo que crea los agujeros negros primordiales», dijo Kristiano. «Nuestro estudio sugiere que debería haber muchos menos PBH de los que se necesitarían si realmente fueran un fuerte candidato para eventos de materia oscura u ondas gravitacionales».
Para confirmar su teoría, los investigadores buscarán futuros detectores de ondas gravitacionales hipersensibles, como el Proyecto de antena espacial con interferómetro láser (LISA)que será enviado al espacio en un cohete Ariane 3 en 2035.
