Los agujeros negros primordiales (PBH) son un tipo especial de agujero negro, que se cree se formaron a partir de bolsas densas de materia subatómica dentro de un segundo después del Big Bang, y un nuevo estudio informa sobre lo que podría ser la primera observación directa de uno. Eso podría llevar años en ser probado, pero la posibilidad es emocionante.
Los agujeros negros suelen ser causados por el colapso de una estrella de supernova, pero los científicos han pensado durante mucho tiempo que los PBH podrían haber existido en los primeros momentos del universo, sin necesidad de una estrella. Siempre han sido teóricos, pero hay un cuerpo creciente de evidencia reciente que sugiere su existencia.
Ahora, los astrofísicos Alberto Magaraggia y Nico Cappelluti, de la Universidad de Miami, han avistado otro PBH potencial utilizando el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO), ubicado en dos sitios en Washington y Luisiana. Las ondas gravitacionales que detecta LIGO son ondulaciones a través del espacio-tiempo, y pueden ser desencadenadas por la colisión de dos agujeros negros. Una señal recogida por LIGO e investigada por los investigadores indicó una colisión en la que uno de los objetos era menor que la masa solar -potencialmente un PBH.
«Los agujeros negros más comunes se forman como resultado de una supernova, la muerte de una estrella masiva», dice Cappelluti. «Entonces, sus masas pueden variar desde unas pocas veces la masa del Sol hasta miles de millones de masas solares.»
Los agujeros negros primordiales, por otro lado, se espera que tengan masas mucho más bajas.
«Creemos que nuestro estudio ayudará a confirmar que [PBH] realmente existen», dice Cappelluti.
Se necesita un estudio adicional de la señal, conocida como S251112cm, para estar seguros, pero los investigadores dicen que la existencia de un PBH con una masa subsolar es la explicación más probable.
Magaraggia y Cappelluti también realizaron cálculos sobre la frecuencia esperada de PBH en el espacio, y a partir de ahí con qué frecuencia se esperaría que LIGO los detectara -coincidiendo con los datos de LIGO desde que comenzó a detectar ondas gravitacionales en 2015.
«Intentamos estimar cuántos agujeros negros primordiales pueden existir en el Universo y cuántos de ellos debería ser capaz de detectar LIGO», dice Magaraggia.
«Y nuestros resultados son alentadores. Predecimos que los agujeros negros subsolares como el que LIGO podría haber observado deberían ser realmente raros, consistente con lo infrecuentemente que tales eventos se han visto hasta ahora.»
Como los agujeros negros regulares, más comunes, los PBH no dejan escapar ninguna luz de ellos, lo que los hace difíciles de detectar. También se cree que son más pequeños que otros agujeros negros, posiblemente del tamaño de asteroides en algunos casos.
Añade las dificultades de mirar a través de miles de millones de años de tiempo, y realmente estamos hablando de encontrar agujas en un pajar cósmico. Sin embargo, si pueden ser identificados y cartografiados, pueden ayudar a explicar otro fenómeno cósmico: la materia oscura.
Los PBH pueden ser responsables de la mayoría de la materia oscura, piensan los expertos. Habría una cantidad increíblemente alta de ellos para empezar, comenzando desde tamaños increíblemente pequeños, y luego podrían haberse expandido para llenar la inmensidad del espacio.
Necesitaremos localizar más PBH para verificar su existencia, pero eso debería volverse cada vez más probable a medida que instalaciones como LIGO continúen actualizándose y nuevos instrumentos se pongan en línea -como el Antena Espacial de Interferometría de la Agencia Espacial Europea (LISA), un detector de ondas gravitacionales que se lanzará en 2035.
«LIGO detectó una evidencia muy sólida de que estos tipos de agujeros negros existen, pero necesitaremos detectar otra señal de este tipo o incluso varias otras para obtener la confirmación inequívoca de que son reales», dice Cappelluti.
«Lo que está claro es que no se pueden excluir como si fueran reales.»
La investigación se publicará en un próximo número de The Astrophysical Journal, y está disponible en arXiv.
