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| Crédito: ESA |
Astrofísicos de la Universidad de Miami, la Universidad de Yale y la Agencia Espacial Europea han propuesto un modelo sobre cómo se formó el Universo. Su modelo sugiere que todos los agujeros negros se crearon inmediatamente después del Big Bang y dan cuenta de toda la materia oscura.
Los agujeros negros han existido desde el principio del Universo. Según el estudio, estos agujeros negros primordiales podrían ser materia oscura aún no explicada.
Si se demuestra que es cierto con los datos recogidos en el lanzamiento de este mes del telescopio espacial James Webb, el descubrimiento podría cambiar la comprensión lógica del principio y la naturaleza de dos secretos inestimables: la materia oscura y los agujeros negros.
El modelo propuesto modifica la teoría propuesta por Hawking y su colega físico Bernard Carr. La teoría sugiere que las pequeñas fluctuaciones creadas tras el Big Bang en la densidad del Universo pueden haber creado un paisaje ondulado con regiones "grumosas" que tenían masa extra. Estas zonas abultadas colapsarían hasta convertirse en agujeros negros.
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| ¿Se formaron los agujeros negros inmediatamente después del Big Bang?. Crédito: ESA |
Sin embargo, esta teoría no ha tenido éxito científico. Pero los científicos de este estudio sugieren que algunas modificaciones podrían validar la teoría. El modelo que proponen muestra que las primeras estrellas y galaxias se habrían formado alrededor de los agujeros negros en el Universo primitivo.
Además, recomiendan que los agujeros negros primordiales tendrían la capacidad de crecer hasta convertirse en agujeros negros supermasivos devorando gas y estrellas en su área o fusionándose con otros agujeros negros.
Nico Cappelluti, profesor adjunto de física en la Universidad de Miami, dijo:
"Nuestro estudio predice cómo sería el universo primitivo si, en lugar de partículas desconocidas, la materia oscura estuviera hecha por agujeros negros formados durante el Big Bang, como sugirió Stephen Hawking en la década de 1970."
"Esto tendría varias implicaciones importantes. En primer lugar, no necesitaríamos una 'nueva física' para explicar la materia oscura. Además, esto nos ayudaría a responder a una de las preguntas más convincentes de la astrofísica moderna: ¿Cómo pudieron crecer tan rápido los agujeros negros supermasivos del Universo primitivo? Dados los mecanismos que observamos hoy en el Universo moderno, no habrían tenido tiempo suficiente para formarse. Esto también resolvería el viejo misterio de por qué la masa de una galaxia es siempre proporcional a la masa del agujero negro supermasivo en su centro".
Priyamvada Natarajan, profesor de astronomía y física en Yale, dijo: "Los agujeros negros primordiales, si existen, bien podrían ser las semillas a partir de las cuales se forman todos los agujeros negros supermasivos, incluido el que está en el centro de la Vía Láctea. Lo que me parece personalmente súper emocionante de esta idea es cómo unifica elegantemente los dos problemas desafiantes en los que trabajo -el de sondear la naturaleza de la materia oscura y la formación y el crecimiento de los agujeros negros- y los resuelve de un solo golpe."
Los científicos señalaron que "los agujeros negros primordiales también podrían resolver otro enigma cosmológico: el exceso de radiación infrarroja, sincronizada con la radiación de rayos X, que se ha detectado en fuentes distantes y tenues dispersas por el Universo. Los agujeros negros primordiales en crecimiento presentarían "exactamente" la misma firma de radiación".
Günther Hasinger, director de ciencia de la Agencia Espacial Europea (ESA), dijo: "Si las primeras estrellas y galaxias se formaron ya en la llamada "edad oscura", Webb debería poder ver pruebas de ellas".
Fuentes, créditos y referencias:
Nico Cappelluti, Günther Hasinger, Priyamvada Natarajan. Exploring the high-redshift PBH-ΛCDM Universe: early black hole seeding, the first stars, and cosmic radiation backgrounds. The Astrophysical Journal, 2021. arXiv:2109.08701
Fuente: ESA