primordiales

Imagen: WikiImages / Pixabay

Durante la expansión temprana del Universo, las regiones hiperdensas podrían haber colapsado gravitacionalmente para producir agujeros negros primordiales. Dependiendo de lo que provocase el colapso, los agujeros negros primordiales resultantes podrían tener casi cualquier masa. Pero si, como sostienen algunos teóricos, podrían explicar toda la materia oscura del Universo, no pueden ser tan ligeros como para evaporarse y desaparecer, ni tan pesados como para contradecir las observaciones del efecto de lente gravitacional.

Dentro de ese amplio rango se encuentra otro más estrecho, que abarca las masas de los asteroides. Este rango de masas ha permanecido en gran parte inexplorado. Ahora, Tung Tran, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, y sus colaboradores han determinado que los agujeros negros primordiales con masas de asteroides podrían detectarse de manera plausible gracias a su influencia gravitatoria en el Sistema Solar.

La materia oscura gobierna la estructura a gran escala del Universo. En las teorías de la materia oscura, cuanto menor sea la masa de las partículas de materia oscura, más partículas se necesitan para explicar esa estructura. Además, las partículas de materia oscura deben moverse a través del cosmos lo suficientemente despacio como para que la gravedad las atraiga. Si la materia oscura consiste exclusivamente en agujeros negros primordiales con masa de asteroide, esas dos restricciones implicarían que varios agujeros negros primordiales estarían presentes en el Sistema Solar en cualquier momento dado y que las velocidades de esos agujeros negros primordiales serían de aproximadamente 200 km/s.

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Un agujero negro primordial (PBH) con masa de asteroide que pase cerca de un planeta podría perturbar la órbita del planeta en una cantidad detectable. Fuente: Tran et al (2024)

La presencia de esos agujeros negros primordiales apenas perturbarían el Sistema Solar. Sin embargo, las distancias entre la Tierra y los planetas se conocen con una precisión extraordinaria (hasta 10 cm en el caso de Marte). A partir de sus cálculos y simulaciones, Tran y sus colaboradores concluyen que el paso de al menos un agujero negro primordial con la masa de un asteroide a través del Sistema Solar podría dejar un rastro detectable en los datos de distancia existentes o inminentes una vez por década.

Una no detección, afirman los investigadores, impondría unas restricciones muy estrictas a un candidato a materia oscura bien motivado.

Referencia:

Tung X. Tran, Sarah R. Geller, Benjamin V. Lehmann, and David I. Kaiser (2024) Close encounters of the primordial kind: A new observable for primordial black holes as dark matter Phys. Rev. D doi: 10.1103/PhysRevD.110.063533

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

El artículo El Sistema Solar como detector de agujeros negros primordiales se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.