¿Está la materia oscura hecha de agujeros negros primordiales?

Astrónomos que se preguntan si los agujeros negros primordiales podrían componer la materia oscura sugieren que las formas de las galaxias enanas con halos de materia oscura encierran la respuesta.

Alrededor del 84 por ciento de la materia en el cosmos es materia oscura, en gran parte ubicada en halos alrededor de las galaxias. Se denominó materia oscura porque no emite luz, pero también es misteriosa: no está compuesta de átomos o sus constituyentes habituales, como electrones y protones.

Mientras tanto, los astrónomos han observado los efectos de los agujeros negros e incluso recientemente detectaron las ondas gravitacionales de un par de agujeros negros fusionados. Los agujeros negros generalmente se forman en la muerte explosiva de estrellas masivas, un proceso que puede tomar cientos de millones de años a medida que una estrella se fusiona con el gas ambiental, evoluciona y finalmente muere.

Se supone que existieron algunos agujeros negros en el universo temprano, pero probablemente no haya suficiente tiempo en el universo primitivo para que se produzca el proceso normal de formación. Se han propuesto algunos métodos alternativos, como el colapso directo del gas primordial o procesos asociados con la inflación cósmica, y muchos de estos agujeros negros primordiales podrían haberse realizado.

Siguiendo sugerencias de la investigación previa, el astrónomo Qirong Zhu del Harvard Smithsonian Centre for Astrophysics dirigió un estudio con la premisa de que, si los halos galácticos están hechos de agujeros negros, deberían tener una distribución de densidad diferente que los halos hechos de partículas exóticas. También existen otras diferencias: se espera que los halos de agujeros negros se formen antes en la evolución de una galaxia que otros tipos de halos.

Los científicos sugieren que mirar las estrellas en los halos de las débiles galaxias enanas puede sondear estos efectos porque las galaxias enanas son pequeñas y débiles (brillan con unos pocos miles de luminosidades solares) donde los efectos leves se pueden detectar con mayor facilidad.

El equipo ejecutó un conjunto de simulaciones por computadora para probar si los halos de galaxias enanas podrían revelar la presencia de agujeros negros primordiales, y encuentran que podrían: las interacciones entre las estrellas y los agujeros negros primordiales de halo deberían alterar ligeramente los tamaños de las distribuciones estelares.

Los astrónomos también concluyen que tales agujeros negros necesitarían tener masas entre aproximadamente dos y catorce masas solares, justo en el rango esperado para estos objetos exóticos (aunque más pequeños que los agujeros negros recientemente detectados por los detectores de ondas gravitacionales) y comparables a las conclusiones de otros estudios.

El equipo enfatiza, sin embargo, que todos los modelos aún no son concluyentes y la naturaleza de la materia oscura sigue siendo difícil de alcanzar.