Podría haber una probabilidad del 90 por ciento de que en la próxima década, los astrónomos detecten una explosión espacial profunda que confirma varias teorías de larga data sobre agujeros negros – y que libera una colección completa de cada partícula existente, conocida y desconocida.
Eso es según un nuevo estudio de físicos de la Universidad de Massachusetts Amherst (UMass Amherst), que propone que estas explosiones marcan la muerte de pequeños agujeros negros que quedan de los albores del universo.
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Se pensó que estos eventos eran increíblemente raros, con explosiones potencialmente observables que ocurren cada 100,000 años más o menos. Pero el nuevo análisis sugiere que son mucho más comunes, con una explosión potencialmente visible que aparece cada 10 años en promedio.
Cuando lo hacen, nuestra tecnología actual debería ser capaz de detectarlos. Encontrar uno sería una bendición masiva para la astrofísica por varias razones: confirmaría por primera vez la existencia de este tipo de agujero negroasí como identificar el mecanismo por el cual todos los agujeros negros mueren.
Aún más emocionante, tal explosión debería lanzarse Todo tipo de partícula fundamental que existe. Eso incluye a todos los que conocemos, como los viejos electrones y neutrones aburridos, pero también nuestras ‘incógnitas conocidas’: lo que sospechamos existe pero aún no hemos encontrado, como materia oscura.
Con mucho, lo más intrigante sería nuestras “incógnitas desconocidas”: las partículas que nunca soñamos.
“También obtendríamos un registro definitivo de cada partícula que constituye todo en el universo”, dice Joaquim Iguaz Juan, astrofísico de UMass Amherst. “Revolucionaría por completo la física y nos ayudaría a reescribir la historia del universo”.
El concepto de estas explosiones fue Primero propuesto por físico Stephen Hawking En 1974. Aunque los agujeros negros tienen la reputación de sorber todo lo que se acerca demasiado, Hawking calculó que debido a los efectos cuánticos, en realidad también deberían emitir partículas.
Este fenómeno, conocido como ” Radiación de Hawking“, reduciría la masa de los agujeros negros con el tiempo, hasta que se evaporen por completo. Esta radiación es demasiado débil para detectarpero en la muerte final se elevaría en una explosión similar a una supernova, y este arrebato sería detectable.
Este proceso ocurriría muy lentamente, por lo que la muerte de agujeros negros de masa estelares estaría en el futuro muy lejano. Los agujeros negros supermasivos vivirían aún más. Pero podría haber otra clase mucho más pequeña de agujero negrocon vidas más cortas.
Agujeros negros primordiales (Se cree que los PBH) tienen masas en la escala de los asteroides, en lugar de los soles. Se hipotetizan que se han formado en los primeros momentos después del Big Bangde ahí el apodo ‘primordial’.
“Cuanto más ligero sea un agujero negro, cuanto más caliente debería ser y cuantas más partículas emitirá. A medida que los PBH se evaporan, se vuelven cada vez más livianos, y tan calientes, emitiendo aún más radiación en un proceso desencadenante hasta la explosión”, explica Andrea Thamm, física de UMass Amherst.
Bajo Modelo estándar La física, la edad y la masa de PBHS sugieren que la mayoría de ellos ya deberían haberse evaporado. Pero el equipo simuló lo que sucedería con algunos ajustes plausibles al modelo.
Incluye una versión hipotética y más pesada de un electrón, que los investigadores llaman un “electrón oscuro”. Esto podría proporcionar a PBHS una forma de carga eléctrica, que carecen de agujeros negros conocidos. Estos cambios, encontró que el estudio detendrá su radiación de halcón por un tiempo y retrasaría la visita del Grim Reaper cósmico, lo que significa que podríamos no haber perdido los fuegos artificiales después de todo.
“Mostramos que si se forma un agujero negro primordial con una pequeña carga eléctrica oscura, entonces el modelo de juguete predice que debe estabilizarse temporalmente antes de finalmente explotar”, dice Michael Baker, físico de UMass Amherst.
El equipo calcula que si sus modelos son correctos, una de estas explosiones debería comenzar a la vista de nuestra actual Observatorios de rayos gamma una vez cada 10 años más o menos. Ver uno confirmaría la existencia de PBHS, proporcionaría la primera evidencia directa de la radiación de Hawking y nos dará una caja de muestras completa de todas las partículas fundamentales que el universo tiene para ofrecer.
La investigación fue publicada en la revista Cartas de revisión física.