Agujeros negros primordiales
Agujeros negros que se habrían formado en los primeros instantes del universo por colapso directo de regiones especialmente densas, sin pasar por una estrella. A diferencia de los agujeros negros estelares, que necesitan al menos unas pocas masas solares, los primordiales podrían tener cualquier masa: la que fijara el tamaño de la región que colapsó. La idea es de Zel’dovich y Nóvikov (1967) y de Stephen Hawking (1971).
Su atractivo como materia oscura
Es el único candidato hecho de física conocida. Todos los demás —los axiones, los WIMPs— exigen postular una partícula nueva que nadie ha detectado. Los agujeros negros primordiales solo exigen que el universo temprano tuviera fluctuaciones de densidad algo mayores de lo habitual en cierta escala; el resto es relatividad general. Explicarían la materia oscura sin ampliar el catálogo de partículas.
Ese mismo rasgo es su debilidad: no resuelven ningún otro problema abierto, mientras que el axión llegó resolviendo uno.
Por qué la mayoría de las masas está descartada
Décadas de observaciones han ido cerrando ventanas, cada una por un argumento distinto:
- Los muy pequeños ya no existen. Por debajo de unos 10¹⁵ gramos —masa de una montaña— se habrían evaporado por radiación de Hawking antes de hoy, y no se observa el fondo de rayos gamma que dejaría esa evaporación.
- Microlentes. Un agujero negro que pasa por delante de una estrella amplifica brevemente su luz. Los sondeos hacia las Nubes de Magallanes no encuentran los eventos que exigiría una población abundante en el rango de masas estelares.
- El fondo cósmico de microondas. Los agujeros negros más masivos habrían acretado gas en el universo temprano, calentándolo y alterando el patrón que se observa.
Queda abierta una ventana en torno a masas de asteroide, entre 10¹⁷ y 10²² gramos, donde ninguna restricción es concluyente. Ahí podrían constituir la totalidad de la materia oscura.
El renacimiento de 2016
El interés resucitó cuando LIGO detectó fusiones de agujeros negros de unas treinta masas solares, más pesados de lo que la mayoría esperaba de un origen estelar. La hipótesis primordial se propuso como explicación. Los análisis posteriores, con más eventos y mejores modelos de formación estelar, han reducido esa presión sin cerrarla del todo.
Conceptos vecinos
Fuentes
- Wikipedia EN: Primordial black hole (Categoría 1)
- Hawking, S. W. (1971). Gravitationally collapsed objects of very low mass. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 152(1), 75-78. (Categoría 2)
- Carr, B. y Kühnel, F. (2020). Primordial Black Holes as Dark Matter. Annual Review of Nuclear and Particle Science, 70, 355-394. (Categoría 2)