La solución al misterio de la materia oscura podría ser un sol con agujero negro

Se ha dicho que en un universo infinito puede pasar cualquier cosa. Ahora bien, nuestro universo puede o no contar como infinito, pero definitivamente están sucediendo algunas cosas raras ahí fuera, y resulta que un agujero negro ubicado justo en el medio de una estrella ni siquiera tiene una calificación tan alta en el universo. apuestas de incredulidad.
De hecho, «las estrellas que albergan un agujero negro en su centro pueden vivir sorprendentemente mucho tiempo», dice Earl Bellinger, ahora profesor asistente en la Universidad de Yale, quien dirigió un estudio reciente sobre si este escenario era factible. «Nuestro Sol podría incluso tener un agujero negro tan masivo como el planeta Mercurio en su centro sin que nos demos cuenta».
¿Esperar lo?
Suena imposible, lo sabemos; después de todo, los agujeros negros se definen en gran medida por su capacidad de devorar todo lo que se acerca demasiado. Todos hemos visto los de 2009. Star Trek; Sabemos lo que sucede cuando colocas un agujero negro dentro de un cuerpo astronómico, y alerta de spoiler: no termina bien para el cuerpo.
Excepto que, según Bellinger y sus colegas, no sólo funcionaría: podría potencialmente aclarar uno de los misterios más persistentes del universo: dónde diablos se ha estado escondiendo toda la materia oscura.
«El problema de la materia oscura se ha vuelto grave», escriben Bellinger y su equipo en su artículo. “Numerosas líneas de evidencia […] indican que la mayor parte de la materia del Universo es invisible. Sin embargo, a pesar de casi un siglo de investigación, el origen de este asunto sigue siendo desconocido y no ha surgido ninguna evidencia convincente para una solución”.
Sin embargo, desde los años 70 ha habido una posible explicación que sigue resurgiendo: los agujeros negros primordiales. Propuestos por primera vez en 1966, nunca se ha demostrado que estos bebés realmente existieran, pero si existieron, la hipótesis es que se formaron dentro de los primeros microsegundos después del Big Bang, cuando el universo todavía era solo un lodo espeso y denso. de partículas.
¿Por qué debería importarnos si existen estas antiguas arenas movedizas cósmicas? Bueno, la sugerencia es que, si hubiera suficientes de ellos, creados en el instante correcto y rondando los tamaños correctos, entonces podrían ser lo que funciona como la materia oscura del universo.
Por supuesto, esta idea tiene un problema: hasta ahora, hay incluso menos evidencia de la existencia de agujeros negros primordiales que de materia oscura. Sin algún tipo de avance no descubierto previamente, las consecuencias de esta hipótesis ciertamente seductora seguirían siendo desconocidas.
Pero, afortunadamente, Bellinger y sus colegas se dieron cuenta precisamente de eso. ¿Qué pasaría si, sugirieron, simplemente ignoráramos todo eso y lo hiciéramos de todos modos?
El experimento mental
«Científico[s] A veces hacen preguntas locas para aprender más”, dijo Selma de Mink, directora del departamento estelar del Instituto Max Planck de Astrofísica y una de las coautoras del artículo. «Ni siquiera sabemos si estos agujeros negros primordiales existen, pero aún podemos hacer un interesante experimento mental».
Entonces: si asumimos que la materia oscura está compuesta de estos pequeños agujeros negros primordiales, ¿qué pasaría? Bueno, lo primero que el equipo se dio cuenta es que habría muchísimas más de ellas de lo que pensábamos: “serían mucho más numerosas y mucho más densamente espaciadas que las estrellas”, señala el artículo, “lo que eleva la posibilidad de su captura por estrellas o nubes de formación de estrellas”.
Lo que sucedería a continuación dependería de cuán grande fuera el agujero negro primordial: uno muy pequeño (del tamaño de un átomo, digamos) no serviría de mucho, independientemente de que estuviera literalmente justo en el medio de una estrella. En ese caso, «podría llevar más tiempo que la vida del universo devorar la estrella», dijo Bellinger a Science.
Pero un agujero negro del tamaño de un asteroide o una luna pequeña crecería rápidamente; aunque, para ser justos, estamos hablando de escalas de tiempo astronómicas, por lo que «rápido» todavía significa «cientos de millones de años». El resultado sería algo esencialmente indistinguible de una estrella normal, pero fundamentalmente diferente: «Se convertirá en un objeto impulsado por un agujero negro en lugar de un objeto impulsado por la fusión», dijo el coautor del estudio Matt Caplan, físico teórico de la Universidad Estatal de Illinois. dijo a Ciencia.
Por supuesto, esto inmediatamente plantea otra pregunta: si estas «estrellas Hawking», como las ha llamado el equipo, son tan similares a las normales, ¿cómo sabríamos la diferencia?
Resulta que la respuesta es exactamente tan bellamente extraña como el resto del estudio. Simplemente escúchalos.
La música del vacío
«La principal diferencia entre una estrella de Hawking y una estrella normal estaría cerca del núcleo, que se volvería convectivo debido a la acreción en el agujero negro», explica la Sociedad Max Planck en un comunicado sobre el estudio.
«Sin embargo, podría ser detectable utilizando el campo relativamente nuevo de la astrosismología, donde los astrónomos utilizan oscilaciones acústicas para sondear el interior de una estrella».
De lo contrario, los investigadores podrían escanear los cielos en busca de extrañas gigantes rojas, que sean más frías de lo que deberían ser. Esa baja temperatura podría ser una señal de un agujero negro oculto en el centro de la estrella, en lugar de un núcleo estelar normal, y aquí está la parte realmente interesante: ya conocemos alrededor de 500 de ellos.
Es por eso que el siguiente paso de Bellinger es conseguir financiación para rastrear a esos “rezagados rojos”, como se les conoce, y ver si alguno de ellos realmente muestra signos de un núcleo de agujero negro. “Nuestro objetivo es realizar una caracterización astrosísmica detallada de las estrellas impulsadas por [primordial black holes]”, escribe el equipo. «Si presentan una firma única, entonces estos objetos podrían descubrirse a través de los archivos de datos de las misiones CoRoT, Kepler y TESS».
en el mejor de los casos Star Trek En la moda, se basa en muchas esperanzas e incógnitas, pero podría funcionar.
«Hay buenas razones para pensar que las estrellas Hawking serían comunes en cúmulos globulares y galaxias enanas ultra débiles», dijo Caplan.
«Esto significa que las estrellas Hawking podrían ser una herramienta para probar tanto la existencia de agujeros negros primordiales como su posible papel como materia oscura».
El estudio se publica en The Astrophysical Journal.