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Desde que el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA comenzó a observar el universo primitivo, ha proporcionado casi tantas sorpresas como respuestas. Una de esas sorpresas son los llamados pequeños puntos rojos, objetos cósmicos que aparentemente desaparecen por completo antes de que el universo tenga dos mil millones de años.
Una nueva investigación sugiere que los pequeños puntos rojos pueden en realidad estar conectados a agujeros negros primordiales, pequeños agujeros negros nacidos no de estrellas moribundas sino de fluctuaciones en la densidad de la materia justo después del Big Bang, en los primeros momentos de la historia cósmica. Si existieran, los agujeros negros primordiales serían anteriores a las estrellas, las partículas de polvo galáctico y los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.
Ahora, los investigadores han utilizado datos del JWST para probar si un pequeño punto rojo en particular, conocido como blackAbell 2744-QSO1 (QSO1), podría albergar un agujero negro primordial.
“Un agujero negro es un objeto nacido de la muerte gravitacional de una estrella. Los agujeros negros primordiales son una historia muy diferente”, dijo en un comunicado el miembro del equipo de estudio Valerio De Luca, del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Johns Hopkins (JHU) en Maryland.
“Provienen de la física del universo temprano anterior a las primeras estrellas, cuando el universo se expandía exponencialmente en el tiempo y el espacio. Por lo tanto, los mecanismos para crear agujeros negros primordiales son diferentes”, añadió De Luca.
Los pequeños puntos rojos podrían ser la prueba irrefutable de los agujeros negros primordiales
Aunque los científicos han teorizado sobre la existencia de agujeros negros primordiales desde que Stephen Hawking los propuso por primera vez en la década de 1970, no se ha presentado ninguna evidencia contundente. Una de las cuestiones que han desconcertado a los científicos es cómo diferenciar entre un agujero negro primordial y un agujero negro “tradicional” o astrofísico formado a partir de la muerte de una supernova y el colapso de una estrella masiva.
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“Los pequeños puntos rojos podrían rodear agujeros negros astrofísicos, y muy probablemente muchos de ellos lo hacen, pero también podrían ser agujeros negros primordiales, si los agujeros negros primordiales existen”, dijo De Luca. “Entonces la pregunta es: ¿cuáles son primordiales y cómo podemos saberlo?”
De Luca y sus colegas centraron su atención en QS01, situado a unos 13.100 millones de años luz de la Tierra, que se ve tal como era sólo 700 millones de años después del Big Bang. Lo que hace que este pequeño punto rojo se destaque es el hecho de que está compuesto casi en su totalidad por hidrógeno y helio. Debido a que estos fueron los primeros elementos del universo, podría ser más intacto y primordial que otros Pequeños Puntos Rojos.
El equipo modeló cómo podría formarse un pequeño punto rojo como QS01 a partir de un agujero negro primordial. Esto era necesario porque las circunstancias en las que esto podría suceder tendrían que ser muy específicas.
“Existen limitaciones sobre los agujeros negros primordiales a partir de observaciones cosmológicas”, dijo el miembro del equipo Loris Del Grosso, también del Departamento de Física y Astronomía de JHU. “Por ejemplo, en el universo sólo puede haber un número limitado de agujeros negros primordiales y no puede haber demasiados en un cúmulo determinado”.
Considerando tres escenarios posibles, el equipo descubrió que la situación más probable es que un agujero negro primordial más pequeño consuma el gas y la energía circundante hasta que crezca hasta alcanzar el tamaño de QSO1.
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“La puerta estaba abierta a esta teoría: que los pequeños puntos rojos podrían ser agujeros negros primordiales”, dijo Del Grosso. “Ahora lo hemos abierto un poco más al mostrar que algunos escenarios son más probables que otros”.
Del Grosso y su equipo ahora tienen la intención de observar los otros 100 pequeños puntos rojos vistos por el JWST para determinar cuántos de ellos podrían haber comenzado su vida como agujeros negros primordiales.
Entonces los científicos podrán finalmente tener la evidencia para decir que estos antiguos agujeros negros teorizados durante mucho tiempo realmente existieron.
“No tenemos una comprensión clara de lo que sucede en el universo temprano inmediatamente después del Big Bang”, concluyó De Luca. “Si los agujeros negros primordiales existen, entonces algo tuvo que suceder para crearlos, lo que sería un descubrimiento revolucionario en física”.
Los hallazgos del equipo se publicaron en junio en la revista Physical Review Letters.