24 de septiembre de 2024
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La materia oscura podría estar escondida en agujeros negros del tamaño de un átomo
La masa oculta del universo puede estar formada por agujeros negros, que podrían hacer tambalear los planetas del sistema solar cuando pasan cerca.
Esta historia parece descabellada, incluso increíble. ¡Agujeros negros! ¡Materia oscura! ¡Planetas que se sacuden! Sin embargo, el escenario es plausible y pronto se podrá comprobar.
Los agujeros negros del tamaño de un átomo que contienen la masa de un asteroide podrían atravesar el sistema solar interior aproximadamente una vez cada década, dicen los científicos. Teóricamente creados justo después del Big Bang, estos ejemplos de los llamados agujeros negros primordiales Podría explicar el materia oscura faltante Se cree que dominan nuestro universo. Y si pasan inadvertidos por la Luna o Marte, los científicos deberían poder detectarlos, según demuestra un nuevo estudio.
Estos agujeros negros podrían haber surgido fácilmente justo después del nacimiento del universo, cuando se cree que el espacio se expandió enormemente en una fracción de segundo. Durante esta expansión, las pequeñas fluctuaciones cuánticas en la densidad del espacio se habrían hecho más grandes, y algunos puntos podrían haberse vuelto tan densos que colapsaron en agujeros negros dispersos por todo el cosmos. Si la materia oscura se explica completamente por estos agujeros negros, su masa más probable, según algunas teorías, oscilaría entre 10 y 100017 hasta 1023 gramos, o aproximadamente la de un asteroide grande.
Si los agujeros negros primordiales son responsables de la materia oscura, probablemente… Recorre el sistema solar aproximadamente cada 10 años.según un nuevo estudio. Si uno de estos agujeros negros se acerca a un planeta o a una luna grande, debería empujar al cuerpo fuera de su curso lo suficiente como para que sea medible con los instrumentos actuales. “A medida que pasa, el planeta comienza a tambalearse”, dice Sarah R. Geller, física teórica del Instituto Tecnológico de Massachusetts y coautora del estudio, que se publicó el 17 de septiembre en Revisión física D“La oscilación aumentará en el transcurso de algunos años, pero eventualmente se atenuará y volverá a cero”.
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El miembro del equipo de estudio Tung X. Tran, entonces estudiante de grado en el MIT, construyó un modelo informático del sistema solar para ver cómo cambiaría la distancia entre la Tierra y los objetos cercanos del sistema solar después de un sobrevuelo de un agujero negro. Descubrió que dicho efecto sería más notable en Marte, cuya distancia los científicos conocen con un margen de error de unos 10 centímetros. Para un agujero negro en el medio del rango de masas, “descubrimos que después de tres años la señal crecería hasta entre uno y tres metros”, dice Tran. “Eso está muy por encima del umbral de precisión que podemos medir”. La distancia entre la Tierra y Marte se rastrea particularmente bien porque los científicos han estado enviando generaciones de sondas y módulos de aterrizaje al Planeta Rojo.
Si los científicos detectan una perturbación, deben determinar si el planeta fue empujado por un agujero negro o simplemente por un asteroide. Al rastrear el patrón de oscilación a lo largo del tiempo, pueden rastrear la trayectoria del objeto y predecir hacia dónde se dirigirá en el futuro. “En realidad, obtenemos información muy valiosa del patrón de perturbaciones”, dice el coautor del estudio Benjamin V. Lehmann del MIT. “Tendríamos que convencernos de que realmente es un agujero negro diciéndoles a los observadores dónde mirar”. Si el objeto es un asteroide, los telescopios deberían poder verlo. Además, la mayoría de los asteroides provienen del interior del sistema solar y, por lo tanto, orbitan en el mismo plano que los planetas. Un agujero negro primordial, por otro lado, vendría de muy lejos y probablemente tendría una trayectoria diferente a la de un asteroide.
Otra forma potencial de buscar agujeros negros primordiales en el sistema solar sería analizar datos de asteroides, en particular el asteroide Bennu, que ha sido rastreado con mucha precisión por la misión espacial en curso OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security-Regolith Explorer). “Después de leer [the team’s] “Creo que podemos intentar profundizar en los datos de OSIRIS-REx para ver si podemos ver este efecto”, dice Yu-Dai Tsai, astrofísico del Laboratorio Nacional de Los Álamos. “Creo que es una dirección prometedora en la que mirar”. Tsai y sus colegas estudiaron cómo las mediciones de Bennu de la sonda podrían usarse para buscar otras formas de materia oscura en un artículo. publicado el 20 de septiembre en la revista Física de las comunicaciones.
Los agujeros negros primordiales son una solución cada vez más atractiva al enigma de la materia oscura, una forma invisible de masa que los físicos creen que constituye la mayor parte de la materia de nuestro universo. Como sólo pueden “ver” esta materia a través de sus efectos gravitacionales sobre la materia normal, su identidad ha permanecido esquiva. Muchas teorías populares sobre su composición no han dado resultado. Durante décadas, los físicos pensaron que era probable que la materia oscura tomara la forma de los llamados Partículas masivas que interactúan débilmente (WIMP). Sin embargo, generaciones de experimentos cada vez más sensibles destinados a encontrar estas partículas no han dado resultado, y los aceleradores de partículas tampoco han visto señales de ellas. “Todo está sobre la mesa porque las WIMP han quedado en un rincón, y fueron el paradigma dominante durante décadas”, dice el astrofísico Kevork Abazajian de la Universidad de California, Irvine, que no participó en el estudio. Revisión física D estudio. “Los agujeros negros primordiales están ganando cada vez más popularidad”.
Los físicos también están reconociendo que la materia oscura no puede interactuar con la materia normal a través de ninguna otra fuerza que no sea la gravedad. A diferencia de los WIMP, que también podrían tocar la materia normal a través de la fuerza débil, los agujeros negros serían detectables solo a través de su atracción gravitatoria. “Dado que todavía estamos buscando la forma correcta de detectar la materia oscura interactuando con la materia ordinaria, es particularmente importante explorar sondas basadas en la fuerza gravitatoria que produce, que es la única interacción de la materia oscura cuya intensidad ya se conoce y la única interacción de la que estamos seguros que existe”, dice el físico teórico Tim MP Tait de la UC Irvine, que tampoco participó en la nueva investigación del equipo del MIT. “Esta es una idea realmente interesante y oportuna”.
Por coincidencia, un equipo independiente publicó un artículo sobre Su búsqueda de señales de agujeros negros primordiales volando cerca de la Tierra en el mismo número de Revisión física DLas simulaciones de los investigadores descubrieron que dichas señales podrían detectarse en datos orbitales de los Sistemas Globales de Navegación por Satélite, así como en gravímetros que miden las variaciones en el campo gravitatorio de la Tierra. Los dos artículos son complementarios, dice David I. Kaiser del MIT, coautor del estudio sobre las mediciones de distancia entre la Tierra y Marte.
Aunque estos agujeros negros podrían pasar relativamente cerca, las probabilidades de que uno pudiera atravesar un cuerpo humano son increíblemente bajas. Sin embargo, si eso te sucediera a ti, no sería divertido: como Un pequeño agujero negro se movió a través de tiatraería todo hacia sí, haciendo que las células se aplastaran entre sí de manera mortal. Sin embargo, su minúsculo volumen al menos evitaría que te absorbiera.