¿Qué son los agujeros negros primordiales?

Una nueva investigación de la NASA sugiere que su próximo telescopio espacial, el Nancy Grace Roman, podrá buscar agujeros negros primordiales, que pueden ser más pequeños que los agujeros negros normales, con masas incluso más pequeñas que las de un planeta como el nuestro. Bueno, mientras existan estos objetos, claro está. Pero quizás te preguntes: ¿qué son los agujeros negros primordiales?

Los agujeros negros necesitan una compresión extrema para formarse. Al menos, así es como surgen los agujeros negros estelares. Una estrella masiva se convierte en supernova y su núcleo se compacta con tanta fuerza bajo el colapso gravitacional que nace un objeto con una densidad increíble. Un objeto del que nada, ni siquiera la luz, puede escapar.

Los agujeros negros van desde masas de unas pocas veces la del Sol hasta miles de millones de veces la de nuestra pequeña estrella. La formación de los agujeros negros supermasivos es más compleja. Tal vez fueron sembrados por agujeros negros de estrellas muy masivas, o tal vez nubes de gas simplemente colapsaron sobre sí mismas bajo fuerzas gravitacionales.

Pero desde 1966, los investigadores han sugerido la posibilidad de una clase completamente diferente de agujeros negros. Estos son los agujeros negros primordiales. Se formaron en los primeros microsegundos después del Big Bang, en un momento en que el universo era un plasma denso y caliente de partículas.

Ahora bien, en aquel entonces hacer un agujero negro no era extremadamente difícil. El universo experimentó un período de extraordinaria expansión llamado inflación cósmica. E incluso inmediatamente después, el universo todavía estaba lo suficientemente caliente como para que se formara un agujero negro. Sólo se necesita una diferencia en la densidad de una región del universo del 10 por ciento para que se forme el colapso y surja el agujero negro.

Dado que no se necesitan condiciones estelares, es posible crear agujeros negros mucho más pequeños que los que se obtienen con las supernovas. De hecho, se podrían obtener agujeros negros primordiales con la masa de un asteroide comprimida al tamaño de una molécula. Un objeto así podría estar ahora mismo en el Sistema Solar. Estos objetos podrían ser como un parásito, cayendo en las estrellas y comenzando a devorarlas desde el interior, o también podrían ser la semilla de todos los agujeros negros supermasivos, incluido el que está en el centro de la Vía Láctea.

Los agujeros negros primordiales siguen siendo completamente teóricos y por eso las observaciones de Roman podrían ser revolucionarias. Este trabajo no requerirá observaciones no planificadas. El telescopio buscará planetas rebeldes, planetas que flotan libremente en el espacio sin estar ligados a las estrellas a partir de las cuales se formaron, y esa búsqueda podría revelar la existencia de agujeros negros primordiales con el tiempo. El telescopio pudo encontrar una gran cantidad de ellos.

«No hay manera de distinguir caso por caso entre agujeros negros con masa terrestre y planetas rebeldes», dijo en un comunicado el autor principal William DeRocco, investigador postdoctoral de la Universidad de California en Santa Cruz. «Roman será extremadamente poderoso a la hora de diferenciar estadísticamente entre los dos».

«Este es un ejemplo interesante de algo que los científicos adicionales podrían hacer con los datos que Roman ya obtendrá mientras busca planetas», añadió Kailash Sahu, astrónomo del Instituto Científico del Telescopio Espacial en Baltimore, que no participó en el estudio. “Y los resultados son interesantes, ya sea que los científicos encuentren o no evidencia de que existen agujeros negros con la masa de la Tierra. En cualquier caso, fortalecería nuestra comprensión del universo”.

El estudio se publica en la revista Physical Review D.