Los agujeros negros de la infancia del universo podrían revelar materia invisible
Una nueva investigación teórica sugiere que los agujeros negros primordiales algún día podrían ayudar a los investigadores a localizar materia oscura invisible.
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La materia oscura podría producir débiles destellos de luz al interactuar con pequeños agujeros negros, sugiere una nueva investigación teórica. Estos destellos podrían algún día ayudar a los científicos a localizar y estudiar la misteriosa materia, que hasta ahora ha permanecido invisible.
La materia oscura constituye la gran mayoría de la masa de casi todas las galaxias del universo, pero su naturaleza exacta aún escapa a los científicos. Tiene gravedad, pero no interactúa con la luz ni produce luz propia, por lo que sólo tenemos evidencia circunstancial de su existencia a través de sus interacciones gravitacionales con todo lo demás.
En estas circunstancias, los investigadores están desesperados por idear cualquier escenario que pueda hacer que la materia oscura sea más visible. Entonces, ¿por qué no utilizar agujeros negros? Suena como una pregunta ridícula: ¿Cómo podrían los agujeros negros, que devoran cualquier luz que se acerque demasiado a ellos, hacer brillar la materia oscura? Pero los investigadores han ideado un escenario que podría hacerlo posible. Informaron sus hallazgos el 20 de septiembre en la base de datos preimpresa arXiv. (Los hallazgos no han sido revisados por pares).
Los investigadores suponen que la materia oscura puede, en principio, interactuar con la materia normal (y producir luz en el proceso), pero, por alguna razón, normalmente no lo hace. Quizás la interacción requiera una cierta cantidad de energía que simplemente no está disponible o está prohibida sin que una partícula mediadora haga el trabajo. Los agujeros negros podrían proporcionar la vía necesaria para superar estas barreras y lograr que la materia oscura se ilumine.
Pero no cualquier agujero negro funcionará, sólo los agujeros negros primordiales ultrapequeños. Estos agujeros negros no son restos de estrellas gigantes, sino restos de las eras caóticas del universo primitivo, donde la materia y la energía se comprimieron espontáneamente para crearlos. Stephen Hawking planteó por primera vez la hipótesis de los agujeros negros primordiales, pero hasta ahora las observaciones no han podido encontrar ninguno. Si existen, son extremadamente poco comunes.
Como todos los agujeros negros, los agujeros negros primordiales evaporarían la radiación de Hawking, un extraño efecto cuántico descubierto por Stephen Hawking en el que partículas virtuales aparecen cerca del borde de un agujero negro y algunas pueden escapar. Cuanto más pequeño es el agujero negro, más radiación emite. Por lo tanto, los agujeros negros primordiales, de aproximadamente la masa de un asteroide, estarían emitiendo mucha radiación en el universo actual.
Esta radiación emitida por los agujeros negros no son sólo paquetes de luz o fotones. Se trata de casi todo tipo de partículas, incluidas las de materia oscura. A medida que los agujeros negros primordiales se desintegran, emiten partículas de materia oscura que luego energizan cualquier partícula de materia oscura ambiental en su vecindad, desencadenando una cascada que puede liberar brevemente luz visible.
Los investigadores predicen que estas señales normalmente se presentarán en forma de destellos de rayos gamma. Son demasiado débiles para que los experimentos actuales los detecten, pero los observatorios futuros, como el Explorador del Observatorio de rayos gamma de energía media en todo el cielo (AMEGO-X) propuesto por la NASA, podrían tener la sensibilidad y resolución necesarias. para encontrar este tipo de señales.