Una reciente investigación reportó que las ondas gravitacionales detectadas en un observatorio podrían haber revelado la primera evidencia de agujeros negros nacidos en el Big Bang.

El hallazgo es de suma importancia porque conecta las ondulaciones en el espacio y el tiempo con objetos extraordinariamente pequeños y con implicaciones para la composición del universo.

La hipótesis de los investigadores de la Universidad de Miami y colaboradores describe que los agujeros negros primordiales son distintos de los agujeros negros de masa estelar porque se originan por fluctuaciones de densidad justo después del Bang.

Esos agujeros negros primordiales podrían tener masas que van desde las de un asteroide hasta las de un planeta y, por tanto, no siguen la vía de muerte estelar habitual.

La señal registrada en el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO) mostró la colisión de dos objetos, con al menos uno de masa menor que la del Sol.

Una ilustración artística muestra un agujero negro que se alimenta rápidamente y emite potentes flujos de gas. Foto: REUTERS

Por eso, la explicación más plausible es la detección de un agujero negro primordial, aunque reconocen que el ruido instrumental también podría haber producido una falsa alarma.

Nico Cappelluti, investigador de la Universidad de Miami, explicó que esperan que su estudio ayude a confirmar que esos agujeros negros primordiales realmente existen.

Qué mostró la señal y por qué es inusual

La señal de LIGO apuntó a un evento de fusión en el que al menos uno de los componentes tendría masa sub-solar, un rasgo incompatible con agujeros negros estelares.

La idea de agujeros negros primordiales no es nueva: fue propuesta por Stephen Hawking en los años 1970; la novedad es que las ondas gravitacionales (ondulaciones en la estructura misma del espacio-tiempo) ofrecen ahora un canal directo para detectar esos negros y evaluar si podrían contribuir a la materia oscura observada.

Los autores del estudio analizaron cuántos de esos objetos deberían existir y cuántos eventos LIGO debería detectar; su predicción sugiere que los agujeros sub-solares serían raros, coherente con la poca frecuencia de señales semejantes hasta ahora.

Qué implicaría para la materia oscura y los pasos siguientes

Conectar estos agujeros primordiales con la materia oscura sería relevante porque la materia oscura constituye la mayor parte de la masa del universo visible, y los agujeros, al interactuar por gravedad, son candidatos plausibles para explicar esa componente invisible.

AEsta ilustración muestra el cuásar J059-4351, que batió récords, y el brillante núcleo de una galaxia distante, alimentado por un agujero negro supermasivo.

Los autores admiten cautela: reconocen que la señal podría haber sido producto de interferencias o ruido en los brazos del interferómetro y subrayan la necesidad de detectar más eventos para confirmar la hipótesis.

La comunidad de detectores —LIGO junto con Virgo y KAGRA— aumentará la sensibilidad en próximas campañas y se espera además la llegada de observatorios futuros como LISA, lo que aumentará la capacidad para confirmar si las ondulaciones realmente revelan agujeros negros primordiales.

El equipo presentó su trabajo para publicación en el Astrophysical Journal y lo dejó disponible en arXiv.

¿Qué son los agujeros negros?

Los agujeros negros son regiones del universo con una gravedad tan intensa que nada puede escapar de ellas, ni siquiera la luz. Se forman, en muchos casos, cuando una estrella muy masiva agota su combustible y colapsa sobre sí misma. Aunque no pueden verse de manera directa, los científicos detectan su presencia por cómo afectan a las estrellas, los gases o la luz que tienen cerca.

En el centro de un agujero negro hay un límite llamado horizonte de sucesos. A partir de allí, todo lo que entra ya no puede salir. Su enorme fuerza no “aspira” todo a su alrededor indiscriminadamente, como suele creerse, sino que actúa según las leyes de la gravedad: si el Sol fuera reemplazado por un agujero negro de la misma masa, la Tierra seguiría orbitando de manera similar, aunque sin luz ni calor.

Video

Así muere una estrella y nace un agujero negro: científicos captaron un evento extraordinario

Existen agujeros negros de distintos tamaños. Algunos tienen una masa varias veces mayor que la del Sol, mientras que otros, llamados supermasivos, pueden contener millones o incluso miles de millones de masas solares y suelen estar en el centro de las galaxias.

Estudiarlos ayuda a entender mejor cómo se forman las estrellas, cómo evolucionan las galaxias y cuáles son los límites de la física tal como hoy la conocemos.