Una nueva investigación sugiere que la materia oscura podría reunirse durante grandes períodos de tiempo en el corazón de los planetas del tamaño de Júpiter, creando agujeros negros que comen estos mundos desde adentro. Este concepto sorprendente puede significar planetas extrasolares, o “exoplanetas”, podría usarse para estudiar el misterio de la materia oscura.
En este nuevo modelo, las partículas de materia oscura superadas podrían quedar atrapadas por exoplanetas, perder energía y desplazarse hacia el núcleo de ese mundo. Una vez allí, estas partículas de materia oscura superadas se acumulan hasta que colapsan, formando un agujero negro. Este agujero negro luego vorizante sale de su planeta anfitrión.
Sin embargo, esta nueva teoría de materia oscura/agujero negro no funciona con todas las recetas de agujeros negros. Por ejemplo, si Las partículas de materia oscura se encuentran y se aniquilan entre sí Como sugieren algunos modelos (como sucede cuando los electrones se encuentran con sus antipartículas, positrones), entonces no sería posible que se reúnan en las cantidades necesarias para colapsar y dar a luz un agujero negro.
Materia oscura Es preocupante para los científicos porque, a pesar del hecho de que representa el 85% de las “cosas” en el universo, no tenemos idea de qué es. El hecho de que la materia oscura no interactúe con la luz significa que no se puede inventar el electrones, protonesy neutrones que forman los átomos que componen todo lo que vemos a nuestro alrededor: la materia ordinaria del universo: estrellas, planetas, lunas, seres vivos, etc. Esta falta de interacción con la radiación electromagnética también hace que la materia oscura sea efectivamente invisible. Este rompecabezas ha llevado a los científicos a sugerir todos los tipos de partículas diferentes que posiblemente puedan explicar la materia oscura, muchas de las cuales tienen diferentes propiedades.
Pero hay otra advertencia en la receta de materia oscura necesaria para que ocurra este proceso. Las partículas constituyentes tendrían que tener masas muy grandes. Esto descarta una de las partículas candidatas de materia oscura más favorecidas, la axiónuna partícula hipotética con una masa muy pequeña.
“Si las partículas de la materia oscura son lo suficientemente pesadas y no aniquilan, eventualmente pueden colapsar en un pequeño agujero negro”, el investigador de la Universidad de California, Riverside, Mehrdad Phoroutan Mehr dijo en un comunicado. “Si las partículas de la materia oscura son lo suficientemente pesadas y no aniquilan, eventualmente pueden colapsar en un pequeño agujero negro”.
¿Cómo nacen los agujeros negros de la materia oscura?
Actualmente, los agujeros negros más livianos que conocemos son los llamados agujeros negros de masa estelares. Se cree que estos tienen masas entre alrededor de 3 y 100 veces el Misa del sol. La lógica detrás de esto es sólida, ya que estos agujeros negros nacen cuando las estrellas masivas se quedan sin combustible nuclear al final de sus vidas. Como supernova La explosión expulsa las capas externas de estas estrellas, sus núcleos estelares colapsan.
Eso significa que el rango de masa de agujeros negros de masa estelares es establecida por las masas de las estrellas progenitoras que los crearon. Además, la masa inferior está establecida por el hecho de que las estrellas con menos de 1.4 veces la masa del sol (un valor conocido como el Límite de Chandrasekhar) No se puede ir a la supernova, así que no puedo dar a luz un agujero negro o un estrella de neutrones. En cambio, estas estrellas dejan atrás un enano blanco.
También hay otro límite de masa a considerar. El límite de Tolman – Oppenheimer – Volkoff (TOV) divide los núcleos estelares que crean agujeros negros y aquellos que nacen estrellas de neutrones. Aunque menos bien definido que el límite de Chandrasekhar, el límite TOV sugiere que después de expulsar la mayor parte de su asunto, un núcleo estelar debe tener al menos 2.2 a 2.9 veces la masa del sol para formar un agujero negro.
Este límite es incierto, ya que actualmente el agujero negro más ligero que hemos detectado y confirmado es alrededor de 3.8 veces la masa del sol, mientras que la estrella de neutrones más pesada jamás detectada pesa 2.4 masas solares.
Estos agujeros negros que comen planeta Sería mucho más diminuto que incluso el agujero negro de masa estelar más ligero si adoptan la masa del planeta que devoran. El equipo propone que este proceso podría ocurrir dentro de los planetas con masas igual que Júpiterque tiene alrededor de 0.001 veces la masa del sol.
“En exoplanetas gaseosas de varios tamaños, temperaturas y densidades, se pueden formar agujeros negros en escalas de tiempo observables, potencialmente incluso generando múltiples agujeros negros en la vida de un solo exoplaneta”, dijo Phoroutan-Mehr. “Estos resultados muestran cómo las encuestas de exoplaneta podrían usarse para buscar partículas de materia oscura superpuesta, especialmente en regiones hipotéticas para ser ricas en materia oscura como nuestra Centro Galáctico de la Vía Láctea“
Por supuesto, aparte de ver un planeta devorado de adentro hacia afuera, la vía de creación de agujeros negros de masa estelares y el límite de TOV significa que detectar un agujero negro con una masa menos que el sol podría apoyar la teoría del equipo.
“Descubrir un agujero negro con la masa de un planeta sería un gran avance”, dijo Phoroutan-Mehr. “Si los astrónomos descubrieran un población De los agujeros negros del tamaño de un planeta, podría ofrecer una fuerte evidencia a favor del modelo de materia oscura no anhilante no anhilante “.
Esta nueva teoría, combinada con el crecimiento catálogo de exoplanetascon más de 5,000 mundos más allá del sistema solar, significa que estos planetas ahora se pueden agregar a los cuerpos celestes que se han sugerido como sondas de materia oscura.
Un ejemplo de eso es la sugerencia de que ciertos candidatos de materia oscura podrían quedarse atrapados en estrellas de neutrones, reuniendo y aniquilándose gradualmente entre sí, calentando estos restos estelares.
“Entonces, si tuviéramos que observar una estrella de neutrones viejos y fríos, podría descartar ciertas propiedades de la materia oscura, ya que teóricamente se espera que la materia oscura las calienta”, dijo Phoroutan-Mehr.
La captura de materia oscura dentro de los exoplanetas también podría causar calentamiento dentro de estos mundos o podría hacer que emitan radiación de alta energía.
“Los instrumentos de hoy no son lo suficientemente sensibles como para detectar estas señales. Los telescopios y misiones espaciales futuras pueden recogerlos”, concluyó Phoroutan-Mehr. “A medida que continuamos recopilando más datos y examinamos los planetas individuales con más detalle, los exoplanetas pueden ofrecer ideas cruciales sobre la naturaleza de la materia oscura”.
La investigación del equipo se publicó el miércoles (20 de agosto) en la revista Revisión física D.