gov-civil-vilareal.pt¿La materia oscura está formada por diminutos agujeros negros de otro universo? Bueno ...
>Sí, querrás sentarte para este. Es un poco mucho:
Es posible que la materia oscura está formada por pequeños agujeros negros creados al principio de los tiempos por la nucleación de burbujas de falso vacío que crearon universos bebés que contienen masas sublunares de materia durante un período infinitesimalmente breve de hiperinflación cósmica.
Si es así, un equipo de científicos piensa , esto podría resolver varios acertijos molestos sobre el Universo, incluida la materia oscura, las fuentes de ondas gravitacionales y una observación extraña hecha de la Galaxia de Andrómeda.
¿Ver? Es mucho. Para ser claros, soy bastante escéptico, por decir lo menos, pero es una idea divertida basada en una serie de ideas divertidas, así que vamos a abordarlas una pieza a la vez.
Obra de arte que muestra un agujero negro con un disco de acreción y campos magnéticos girando sobre él. Crédito: NASA / JPL-Caltech
El tipo de materia que vemos en el Universo, compuesta de electrones, neutrones, protones y otras partículas. es en realidad una minoría de cosas por ahí . La mayor parte de la materia está hecha de algo que no podemos ver; literalmente no emite luz, entonces lo llamamos materia oscura . Sabemos que existe, por ejemplo, por la forma en que las galaxias giran y se mueven en cúmulos. También hay bastante más evidencia de su existencia.
A lo largo de las décadas, los astrónomos han eliminado casi todo lo que sabemos que podría ser materia oscura. Planetas rebeldes, estrellas muertas, física extraña, etc. No queda mucho en la lista de 'tal vez', pero incluye partículas subatómicas exóticas como axiones y pequeños agujeros negros.
Sí, agujeros negros. Tendemos a pensar que estas bestias tienen al menos tres veces la masa del Sol (que se forman cuando las estrellas masivas explotan) hasta supermasivas en los centros de las galaxias que superan a nuestra estrella local por un factor de miles de millones. Sabemos que la materia oscura no puede ser este tipo de agujeros negros porque su gravedad afecta a la luz que pasa cerca de ellos, doblando su camino. Para dar cuenta de la cantidad de materia oscura que creemos que hay, tendría que haber tantos agujeros negros que ya nos habríamos dado cuenta.
Normal agujeros negros, es decir (como cualquiera de ellos es 'normal'). Resulta que tal vez haya otro tipo. Son teóricos y tienen mucha menos masa. De hecho, algunos podrían tener tan poca masa como la Luna. Un agujero negro de esa masa sería diminuta, ¡de sólo unos 0,2 milímetros de ancho! Eso es aproximadamente el grosor de un cabello humano.
Nunca se ha visto ninguno, pero se teoriza que se crearon al comienzo del Universo. Hay varias formas en que podrían haberse formado, incluidas las inmensas presiones generadas cuando el Universo aún tenía una fracción de segundo y toda la materia y la energía en todo el cosmos estaba dentro de un volumen más pequeño que un grano de arena. Porque se habrían formado entonces, se llaman agujeros negros primordiales .
Obras de arte fantásticas de universos bebés que se reproducen y crecen en los primeros momentos de la existencia de nuestro propio Universo. Crédito: Kavli IPMU
Otra forma es a través de lo que se llama falso vacío . Este concepto es bastante complejo, pero la idea es que cualquier objeto con energía tiende a más bajo su energía. Es por eso que las cosas se enfrían cuando se calientan o caen al suelo si se sueltan. El propio Universo tiene energía, y tendemos a pensar que el vacío del espacio está en el estado de energía más bajo posible. Pero la mecánica cuántica postula que hay un estado de menor energía en el que puede estar, el verdadero estado de vacío , y en lo que vivimos ahora es un falso vacío.
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Si una parte del Universo colapsara al verdadero estado de vacío hoy, esa burbuja crecería y eventualmente consumiría el Universo. Eso no es exactamente un cuento feliz antes de dormir, pero si quieres leer más, mi amiga y astrofísica Katie Mack escribió un artículo al respecto para la revista Cosmos .
Sin embargo, si algo así sucediera cuando el Universo tenía una fracción de segundo, la expansión Universal superaría el crecimiento de una verdadera burbuja de vacío, y no podrían seguir el ritmo y destruir todo. Hubo un período muy breve, llamado inflación, cuando el Universo se expandió extremadamente rápido. , más rápido que la velocidad de la luz, y si estas burbujas de verdadero vacío se formaron durante ese período (que duró, por cierto, 10-32segundos, así que no mucho) se ramificarían de nuestro propio Universo y no lo destruirían.
Desde el interior de una burbuja así, verías un Universo completamente nuevo nacido . El nuestro puede haberse formado de esta manera. Pero desde fuera de esa burbuja, lo que verías es una gran cantidad de masa comprimida en un volumen diminuto: un agujero negro.
En el nuevo estudio , los autores investigan cómo se vería esto ahora dadas las condiciones en el Universo temprano. Se habrían creado agujeros negros en una variedad de masas, en su mayoría muy pequeñas.
Pero los posibles mini agujeros negros tienen muchas posibilidades. Por ejemplo, los autores encuentran que si las masas de estos agujeros negros primordiales van desde aproximadamente la de un pequeño asteroide hasta aproximadamente la de la Luna (muy aproximadamente 100 billones a 1022kilogramos), entonces la masa total de estos objetos creados sería igual a la de toda la materia oscura del Universo.
Una simulación de cómo se vería un agujero negro con un disco de gas girando a su alrededor, dados los extraños efectos de su feroz gravedad sobre la luz del disco. Crédito: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA / Jeremy Schnittman
¿Podríamos detectarlos? Como dije, los agujeros negros desvían la luz, y un agujero negro que pasa entre nosotros y una estrella más distante afectaría la luz estelar, amplificándola de una manera mensurable. A esto lo llamamos lente gravitacional . Se han visto muchos eventos de lente, generalmente por estrellas distantes que pasan frente a otra estrella, o la luz de una galaxia entera se deforma al pasar a través de un cúmulo de galaxias masivo. Sin embargo, no se ha visto nada de un agujero negro primordial.
... quizás. Hubo un extraño evento de microlente visto en un estudio dedicado de la cercana galaxia de Andrómeda, buscando cualquier estrella que pareciera brillar de una manera consistente con la lente. Encontraron solo un candidato, y era consistente con un agujero negro primordial. En ese estudio, Los astrónomos que realizan la observación utilizan este evento para descartar una amplia gama de posibles agujeros negros primordiales que podrían formar materia oscura. . Sin embargo, los autores del nuevo estudio dicen que sus resultados siguen siendo consistentes con esto, permitiendo que la materia oscura esté compuesta, al menos en parte, por estos pequeños agujeros negros.
La trayectoria de la luz alrededor de un agujero negro se distorsiona gravemente por la gravedad. En este diagrama, la Tierra está a la derecha y la luz del material detrás del agujero negro se dobla hacia nosotros, dejando un agujero donde está el agujero negro. Crédito: Nicolle R. Fuller / NSF
También muestran que es posible que algunos de los agujeros negros primordiales más grandes podrían haber proporcionado 'masas de semillas', kits de inicio, si se quiere, para los agujeros negros supermasivos que vemos en las galaxias hoy, y los mucho más grandes crecen a partir de los más pequeños. . Incluso postulan que los agujeros negros de masa estelar, aquellos con unas pocas o unas pocas docenas de veces la masa del Sol, pueden formarse de esta manera, y no necesariamente a partir de eventos de supernovas de estrellas masivas. Creen que estos podrían ser los agujeros negros que vemos chocar y crear ondas gravitacionales en eventos vistos por LIGO.
Bien, ahí lo tienes. Es mucho, seguro, pero hay una pregunta más importante: ¿Es esto correcto?
Bueno, tal vez. Todo es teórico, y hay muchos pasos para pasar de lo que sabemos ahora a tener pequeños agujeros negros reales que impregnan el Universo y crean misterios por todas partes. Para mí, personalmente, es mucho para tragar. Siempre desconfío de un tipo de cosa que resuelva un gran número de problemas; Normalmente encontramos que un nuevo tipo de objeto o evento explica un pocos acertijos que vemos, no todos. Algo que actúa como una llave maestra merece mucho más escepticismo.
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Así que dejaré que los expertos apoyen o refuten esta idea. Pero de cualquier manera, es interesante, y una cosa que me gusta es lo inteligente que es. Disfruto viendo a la gente jugar con las ideas, y en la ciencia, especialmente en la ciencia altamente teórica, es una buena idea publicar estas ideas para que otros científicos puedan tocarlas. 'Inteligente' no significa 'correcto', pero puede ayudar a restringir otras ideas o inspirar observaciones para probar las hipótesis.
La mayoría de las ideas resultan ser incorrectas, pero el proceso de proponerlas y probarlas ayuda a promover la ciencia y la comprensión de cualquier manera.
¿Más? Es divertido pensar en ello. Esa es una gran razón por la que también hacemos ciencia.
