UCHILE/DICYT La observación de numerosos agujeros negros durante los últimos años ha impulsado a muchos astrofísicos a replantearse de dónde provienen. La explicación estándar es que los agujeros negros son el resultado del colapso gravitacional de estrellas mucho más grandes que el Sol. Al final de sus días, cuando las estrellas consumen su combustible, no son capaces de sostenerse a sí mismas, y se transforman en agujeros negros.
Una segunda alternativa ha capturado la imaginación de la comunidad científica por casi medio siglo: Agujeros negros provenientes del Big-Bang, la gran explosión que dio origen a nuestro universo. A estos agujeros negros se les conoce como agujeros negros primordiales.
Un universo antes de nuestro universo
El trabajo desarrollado por los cosmólogos Gonzalo Palma y Cristóbal Zenteno, de la Universidad de Chile, y Spyros Sypsas, de la Universidad de Chulalongkorn (Tailandia), plantea que los agujeros negros primordiales se podrían haber generado durante el Big-Bang gracias a procesos que sólo son posibles en teorías de cuerdas. Los resultados del estudio abren las puertas a una nueva forma de reconstruir los eventos previos al Big-Bang con la ayuda de los agujeros negros primordiales.
De acuerdo a Gonzalo Palma, académico del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, el estudio propone una conexión entre teoría de cuerdas, agujeros negros y materia oscura. Cristóbal Zenteno, estudiante de magister y participante de la investigación agrega que “si la materia oscura estuviera constituida por agujeros negros primordiales, en el futuro contaríamos con mucha información sobre cómo se comportó el universo antes del Big-Bang. Esto a su vez, nos permitiría entender mejor el rol de la teoría de cuerdas en el nacimiento de nuestro universo”.
Primordiales y esenciales
La idea de los agujeros negros primordiales fue planteada por primera vez en 1971 por el físico británico Stephen Hawking. Ya en aquella época se sabía que toda la estructura del universo (galaxias, estrellas y planetas) debe su existencia a pequeñas irregularidades en la geometría del espacio, provenientes del Big-Bang. Hawking se dio cuenta de que, provistas las condiciones adecuadas, estas irregularidades no solo podrían desencadenar la formación de galaxias, estrellas y planetas, sino que también podrían colapsar en agujeros negros, llenando el universo de estos misteriosos objetos. De hecho, la materia oscura, la misteriosa forma de materia más abundante en el universo, podría estar constituida exclusivamente por agujeros negros primordiales.
Hoy por hoy entendemos que el Big-Bang es solo una transición que marca el nacimiento de nuestro universo a partir de un universo previo, muy distinto al actual. En este escenario, las irregularidades que dieron origen a la estructura del universo habrían tenido su génesis durante los estertores del universo previo, poco antes del Big-Bang. A este universo previo, se le conoce como la época de la inflación cósmica.
Referencia
Palma, G. A., Sypsas, S., & Zenteno, C. (2020). Seeding primordial black holes in multi-field inflation. Physical Review Letters.
