Estrellas jóvenes cobran vida en la Nebulosa de Orión. Una nueva investigación sugiere que estrellas como éstas aún en formación pueden quedar «infectadas» con antiguos agujeros negros, lo que provocaría su destrucción. (Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech)
Una porción considerable de la materia del universo podría estar formada por agujeros negros microscópicos del principio de los tiempos, y podrían estar devorando estrellas de adentro hacia afuera, sugiere un nuevo estudio.
La investigación busca resolver el misterio de la materia oscura , una entidad esquiva que se cree que constituye el 85% de la masa del universo, pero que no interactúa con la luz y es efectivamente invisible. Si bien la naturaleza de esta elusiva materia oscura sigue siendo un enigma, no faltan ideas. Una sugerencia intrigante es que está formado por agujeros negros primordiales (PBH). En un nuevo estudio publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , los científicos investigaron el efecto de los PBH cuando quedan atrapados en estrellas en formación.
Muchos agujeros negros se forman cuando mueren estrellas masivas. Después de las explosiones de supernovas, la materia queda tan apretada que su gravedad supera la fuerza hacia afuera de la explosión, lo que a veces provoca que el núcleo de la antigua estrella colapse en un agujero negro. Durante la década de 1960, los científicos se dieron cuenta de que los agujeros negros también podían formarse directamente a partir de regiones de materia extremadamente compactas en los primeros segundos después del Big Bang . Estos agujeros negros primordiales podrían variar desde la masa de una partícula de polvo hasta miles de veces la masa de nuestro sol. Si bien hay muchas preguntas sin respuesta sobre los PBH, los científicos creen que podrían constituir una parte de la masa que falta en el universo.
La primera detección de ondas gravitacionales por parte del Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser y su contraparte, el interferómetro Virgo, creó nuevas posibilidades para estudiar estos agujeros negros primordiales, dijo a WordsSideKick.com el autor principal del estudio, Nicolas Esser , físico teórico de la Universidad Libre de Bruselas. en un correo electrónico.
Esser y sus coautores investigaron qué sucede cuando los PBH con la masa de un asteroide grande interactúan con las gigantescas nubes de gas donde se forman las estrellas. Descubrieron que las PBH de este tamaño, que concentran su masa en un espacio no mayor que una gota de niebla, podrían ser capturadas por la atracción gravitacional de las estrellas recién formadas.
Algunas de estas PBH tendrán órbitas que las arrastrarán directamente a través de la estrella en formación; Cada vez que eso sucede, el agujero negro pierde un poco de velocidad debido a la fricción. Después de muchos pasos a través del interior cada vez más denso de la estrella infantil, los agujeros negros microscópicos finalmente quedan capturados dentro de la estrella.
Las estrellas que capturan una PBH de esta manera no viven una vida normal. El agujero negro comienza a consumir la estrella desde dentro , alimentándose del hidrógeno que la alimenta y sustenta la fusión nuclear en el núcleo.
Es «muy probable» que a partir del material estelar se forme una nube arremolinada de gas que gira en espiral hacia el agujero negro, llamada disco de acreción, dijo Esser. Aún no se sabe si todo ese material caerá en el agujero negro o causará una explosión, pero eso podría «conducir a firmas directas de PBH que potencialmente podrían detectarse», dijo Esser.
El resultado de este canibalismo cósmico: destrucción, especialmente entre estrellas más antiguas con aproximadamente el 80% de la masa de nuestro propio sol. Esser se sorprendió al descubrir que la probabilidad de destrucción en este tamaño era mucho mayor que en el caso de estrellas más pequeñas. Esto conduciría a un déficit de estrellas más viejas y más grandes en galaxias donde es probable que existan PBH. Esto, a su vez, ayudaría a explicar la materia oscura porque «las estrellas infectadas se convierten en agujeros negros prácticamente invisibles».
Perspectivas de detección
El mejor lugar para buscar este déficit son las galaxias enanas ultra débiles. Según Esser, tener suficientes estrellas consumidas por los agujeros negros para ser detectadas «requeriría una alta densidad de materia oscura» y que las PBH se movieran lentamente a través de su galaxia anfitriona para ser capturadas por las estrellas en formación. «Según nuestras observaciones y modelos, estas condiciones actualmente sólo se cumplen en galaxias enanas ultra débiles».
Las observaciones deberían poder precisar el número y la edad de las estrellas en estas débiles galaxias enanas.
«Los telescopios espaciales Hubble y James Webb son capaces de detectar este efecto. Actualmente estamos analizando la posibilidad de que el telescopio Euclid también pueda detectarlo», dijo Esser. Si el número de estrellas más antiguas y más grandes es el esperado, ayudaría a los científicos a descartar que estos PBH con masa de asteroides sean materia oscura.
Pero si no hay tantos como se esperaba, sería emocionante. «Un déficit de estrellas más viejas en galaxias enanas ultra débiles sería claramente un indicio de que la materia oscura podría estar formada por PBH con masa de asteroides», dijo Esser, aunque advirtió que podría haber otras explicaciones. Un descubrimiento de este tipo podría ofrecer pruebas tentadoras de los PBH y también podría ayudar a explicar qué podría ser parte de la elusiva materia oscura del universo.
https://www.livescience.com/space/black-holes/some-stars-may-be-infected-with-black-holes-that-destroy-them-from-within-new-study-hints