Un grupo de investigadores plantea una idea que resulta muy intrigante: los agujeros negros primordiales, candidatos a materia oscura, podrían ser una señal de la existencia del multiverso… Aunque podría parecer una idea descabellada, su estudio hace pensar que quizá no sea una locura.
El multiverso presentado como agujeros negros
No es la primera vez, ni mucho menos, que se plantea que la materia oscura podría estar formada por agujeros negros primordiales. Estos agujeros negros, mucho menos masivos que los que podemos observar en el universo, solo podrían haberse formado durante el Big Bang. Es el único momento en el que se dieron las condiciones apropiadas para permitirlo. Lo más interesante, es que podrían tener una cantidad de masa muy inferior a la que encontramos en un agujero negro tradicional y, además, serían tremendamente abundantes.
Se ha planteado que, si se formaron en el inicio del cosmos, podrían ser materia oscura o, también, los precursores de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de galaxias grandes como la Vía Láctea o Andrómeda. Incluso, se ha llegado a sugerir que podrían dar lugar a la formación de algunos elementos pesados, que se formarían al colisionar con estrellas de neutrones y destruirlas. Así que, para aprender más sobre los agujeros negros primordiales, un equipo de investigadores se ha centrado en las primeras etapas del cosmos.
Explican que, en el inicio, había multitud de mecanismos que permitirían la formación de agujeros negros. Una de ellas, la más intrigante, es la que plantea que los agujeros negros primordiales podrían formar universos infantes, creados durante el período de inflación de nuestro cosmos. Ese período, que duró apenas una fracción de segundo, es el responsable de la formación de las estructuras que podemos observar en el presente. Tanto galaxias como cúmulos de galaxias… Esos universos infantes pueden desprenderse de nuestro universo.
El multiverso y los universos infantes de diferentes tamaños
Un universo infante pequeño colapsaría bajo sí mismo con el paso del tiempo. La gran cantidad de energía liberada, sin embargo, permitiría que en ese pequeño espacio se formase un agujero negro. En el caso de un universo infante que sea lo suficientemente grande, su destino es mucho más interesante. Si es lo suficientemente grande, la teoría de la gravedad de Einstein permite que pueda existir en un estado que seas diferente para un observador interno y para uno externo. Para un observador interno, es un universo en expansión.
Para un observador externo, en su lugar es un agujero negro. En ambos casos, tanto el universo infante grande como el pequeño parecen, para nosotros, agujeros negros primordiales. Tras ellos se ocultarían las estructuras de otros universos. El multiverso estaría más allá de los horizontes de sucesos de esos agujeros negros primordiales. Más allá de esa región, ni siquiera la luz puede escapar del agujero negro. El escenario, sea como fuere, resulta muy interesante, porque, por si no fuese suficiente, es posible que se pueda comprobar.
En su estudio, los investigadores describen este escenario para la formación de agujeros negros primordiales y muestran que los agujeros negros del multiverso podrían ser detectados con un instrumento. Se trata de la Hyper Suprime-Cam (HSC) instalado en el Telescopio Subaru. Es una gigantesca cámara digital que tiene la capacidad de observar toda la galaxia de Andrómeda cada pocos minutos. Si un agujero negro pasa entre nosotros y alguna de las estrellas de Andrómeda, su gravedad desviará la luz de la estrella y hará que sea más brillante durante un breve tiempo…
¿Una pista para encontrar otros universos y el candidato a la materia oscura?
La duración de ese aumento de brillo permite a los investigadores determinar la masa del agujero negro. El HSC es capaz de observar unos 100 millones de estrellas a la vez, permitiendo multitud de oportunidades para detectar el paso de un agujero negro por delante de una estrella de Andrómeda desde nuestra perspectiva. ¿Lo mejor de todo esto? En las observaciones del HSC ya hay un posible candidato. Encajaría, según los investigadores, con un agujero negro primordial del multiverso. Tiene una masa similar a la de la Luna.
Esto ha llevado al equipo a llevar a cabo una nueva ronda de observaciones. Su objetivo es encontrar más candidatos y poner a prueba esta hipótesis. Esperan poder comprobar si, realmente, los agujeros negros primordiales existen y, además, podrían ser una señal de la existencia del multiverso. Suponiendo que fuese así, también esperarán comprobar si este escenario es suficiente para explicar la presencia de toda la materia oscura que contiene el universo. Hay que recordar que es uno de los elementos más abundantes del cosmos.
A fin de cuentas, hay que recordar que la materia bariónica, o la materia visible, es decir, todo aquello que podemos ver, es tan solo el 5% de la masa del universo. El 95% restante se reparte entre energía oscura, que supone un 68% del cosmos, y la materia oscura, que supone un 27%. Si los investigadores están en lo correcto, podríamos estar ante una oportunidad para descubrir, y comprender mejor, casi la tercera parte del universo. No solo eso, quizá, incluso se pudiese comprobar que existen otros universos. Habrá que ver qué sucede en el futuro…
Estudio
El estudio es A. Kusenko, M. Sasaki, S. Sugiyama et al.; «Exploring Primordial Black Holes from the Multiverse with Optical Telescopes». Publicado en la revista Physical Review Letters el 30 de octubre de 2020. Puede consultarse en arXiv, en este enlace.
Referencias: Phys
