¿Se generó un vasto número de agujeros negros durante los primeros momentos del universo? Es una idea intrigante, hecha posible por las extremas densidades asociadas con el Big Bang.
Hasta ahora, no teníamos pruebas contundentes de que tales agujeros negros primordiales (PBHs) existieran alguna vez, pero unas nuevas observaciones que están a la vuelta de la esquina podrían cambiar ésto.
Detectarlos sería una tremenda bendición, dado que podrían usarse para estudiar los mismos inicios del universo una mera fracción de segundo después de que comenzara, cuando las condiciones eran tan extremas que nuestras mejores teorías físicas tienen problemas para describirlos. Los agujeros negros primordiales también conforman parte de la invisible sustancia llamada materia oscura que parece formar la mayor parte de la materia del universo.
Existe una variedad de formas en la que los PBHs podrían formarse en el infierno del joven universo. Por ejemplo, las concentraciones de energía asociada con los campos de energía exóticos podría colapsar bajo su propia gravedad – de acuerdo con la relatividad de Einstein, la energía produce gravedad de la misma forma que la materia – para formar agujeros negros. Uno de tales campos de energía se cree que es el responsable de la rápida expansión del inicio del universo, un fenómeno llamado inflación.
Existe una amplia variedad de masas posibles para los PBHs, dependiendo de su escenario de formación. Los menos masivos, con menos de la masa de un cometa, o 1 billón de kilogramos, se evaporaría rápidamente a través de un proceso cuántico conocido como radiación de Hawking.
Detonando agujeros negros
Han existido informes sin confirmar de radiación procedente de PBHs ligeramente más masivos, los últimos rastros de los cuales se estarían evaporando.
Los PBHs más masivos, que podrían nacer con una masa superior a 100 000 veces la masa del Sol, podría sobrevivir para dejar su huella en el Fondo de Microondas Cósmico (CMB), la radiación emitida por la materia caliente aproximadamente 400 000 años tras el Big Bang.
Esto es debido a que los agujeros negros emiten rayos-X conforme tragan materia de sus alrededores, y estos rayos-X pueden escapar de la vecindad de los agujeros negros para romper, o ionizar, átomos de hidrógeno. Esto afectaría sutilmente a cómo la materia se distribuye en regiones de alta y baja densidad – una distribución que se refleja en la radiación del fondo de microondas cósmico.
Este efecto podría explicar una extraña discrepancia entre los resultados de la Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson (WMAP), que mide el CMB, y los estudios de cómo se compactaron las galaxias.
Ambos entran en desacuerdo en un parámetro llamado sigma8, el cual describe cómo la materia se agrupó en el joven universo. Pero de acuerdo con un reciente estudio liderado por Massimo Ricotti de la Universidad de Maryland en College Park, Estados Unidos, las dos medidas concuerdan si se incluyen los PBHs en los modelos.
Pero el mismo Ricotti dice que es demasiado pronto para afirmar que esta es una prueba de los agujeros negros primordiales. Aún es posible que refinando las medidas se llegue a un acuerdo entre ellas sin necesidad de invocar a estos objetos exóticos, dice.
Las primeras estrellas
El estudio también sugiere que el efecto ionizador de los PBHs habria ayudado a encender la formación de las primeras estrellas del universo. La presencia de electrones libres ayuda a los pares de átomos de hidrógeno a unirse para formar hidrógeno molecular. “Se forma una gran cantidad de hidrógeno molecular – aproximadamente de 10 a 100 veces más de lo que se formaría si no tuviesen agujeros negros primordiales”, dijo Ricotti a New Scientist.
El hidrógeno molecular ayuda a enfriar las nubes de gas emitiendo radiación, lo que permite a las nubes contraerse lo suficiente para condensarse en estrellas. Ricotti dice que el Telescopio Espacial James Webb, que tiene planeado su lanzamiento para 2013, podría ser capaz de detectar este aumento de la formación estelar.
Tal vez lo más intrigante sea que si los agujeros negros primordiales sobreviven en un número lo bastante grande hot día, entonces las nubes de los mismos podrían contar para alguno o incluso todos los misterios de la materia oscura que parece formar la mayor parte de la materia del universo.
El problema principal con esta posibilidad es que no está claro si las condiciones necesarias para formar PBHs en grandes números se dieron alguna vez en nuestro universo.
En el escenario de formación que involucra el campo de inflación, por ejemplo, el número de PBHs formados depende de datos desconocidos como el tamaño de las fluctuaciones en el campo de inflación. “En algunos modelos inflacionarios, se pueden formar una gran cantidad de PBHs; en otros se forman muy pocos”, dice Ricotti. “No es obvio si se formaron en un número suficiente como para ser interesantes”.
Ventana al pasado
Es posible que cantidades inusualmente grandes de ionización en el universo joven – posiblemente debido a los rayos-X emitidos por los PBHs – pudiesen detectarse por el satélite europeo Planck, planificado para su lanzamiento a mediados de 2008, dice el miembro del equipo WMAP, Rachel Bean, de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, Estados Unidos. “Es concebible que tales efectos pudiesen medirse mediante Planck”, dijo a New Scientist.
Si alguna vez aparecen pruebas convincentes de los agujeros negros primordiales, esto daría a los científicos una ventana extremadamente importante al universo en los primeros momentos del universo. “Demostrar que existen incluso muy pocos agujeros negros primordiales nos enseñaría mucho sobre el inicio del universo”, dice Ricotti. “No sabemos mucho sobre esa época”.
La masa de los agujeros negros revelaría la época en la que se formaron, dado que los distintos escenarios de formación tuvieron lugar en distintas épocas y dan distintas masas. Si se formaron al final de la inflación, entonces su existencia revelaría información importante sobre la oscura física de este periodo de rápida expansión.
“Se podrían descartar los modelos de inflación que no producen estos agujeros negros”, dice el físico James Chisholm de la Universidad del Sureste de Utah. “Posiblemente alguien ganaría un premio Nobel”.
Fuente: Ciencia Kanija
1 comentario:
Tenemos que aceptar que la energía degradada en todo el Universo y a través del tiempo ha sido mucha, muchísima energía. Además debemos tener en cuenta toda esa energía que permanentemente irradia y que siempre ha emitido toda la materia CONOCIDA. Esa gran cantidad de energía (luz y todo tipo de ondas electromagnéticas) se irradian en todas las direcciones y viajan por el espacio.
Será que nos hemos preguntado: ¿qué sucede con toda esa energía?, ¿dónde está?, ¿para donde se va?, ¿para que sirve esa energía? O será que, alguna vez, le hemos dado respuestas satisfactorias a estas preguntas.
No será que en algunas oportunidades confundimos esa gran cantidad de energía degradada y dispersa por todo el universo conocido con supuestos “restos fósiles del Big Bang”.
El descubrimiento de la radiación del fondo de microondas es otro ejemplo de un fenómeno real detectado y medido, pero mal interpretado.
El fondo cósmico de microondas no puede ser ni el eco del Big-Bang, ni sus supuestos restos fósiles, por varias razones que se caen de su peso:
1. Cuando se produjo el Big-Bang, según sus defensores, no existía nada, por lo tanto, la onda expansiva o la energía liberada de la gran explosión no pudo haber chocado con nada para que se produjera un supuesto eco o secuencia de ecos que todavía puedan ser detectables en nuestro planeta. El eco son ondas que rebotan en algún obstáculo que encuentran en su camino. La onda expansiva de la gran explosión tuvo que alejarse del sitio donde se produjo, formando una gran esfera en su frente energético en crecimiento explosivo, abriéndose paso entre la nada, y que al no encontrar ningún obstáculo, debe haber seguido creciendo indefinidamente y pasó hace ya miles de millones de años por este sitio, por donde posteriormente se formó nuestro planeta, por lo tanto actualmente, donde está la tierra, es imposible detectarse ningún eco proveniente de la tal explosión.
2. La energía liberada en el Big-Bang, como la de cualquier explosión, debió haber sido emitida de un solo golpe, con una misma intensidad y en un solo instante y no debió de haberse emitido durante un intervalo de tiempo considerable, primero con gran intensidad y luego, después de mucho tiempo continuar una emisión débil, como para que todavía hoy estén llegando sus restos directamente hasta nosotros y se estén detectando como los llamados o los supuestos: “Restos fósiles del Big Bang”. La única posible onda producida por la supuesta explosión ya va supremamente lejos de nosotros en el tiempo y en el espacio y viaja alejándose de nosotros.
Cómo hoy vamos a poder detectar algo que pasó por aquí cuando nosotros todavía no existíamos, hace ya más de 5.000 millones de años que tiene la tierra.
Amigos del Big-Bang y de la inflación, por qué no se inventan otra “Prueba Reina” más convincente para su teoría.
Este argumento hace parte del libro Nueva Teoría sobre el Universo martinjaramilloperez@gmail.com envíame tu correo y te remito el libro gratis.
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