Una de las teorías más famosas de Stephen Hawking sobre la materia oscura: que esta sustancia misteriosa e invisible está formada por agujeros negros primordiales, recientemente sufrió un gran golpe. Esa conclusión proviene de un telescopio masivo que capturó una imagen de una galaxia entera de una sola vez.
Los hallazgos no descartan por completo la famosa noción de Stephen Hawking. Pero sugieren que los agujeros negros primordiales tendrían que ser realmente pequeños para explicar la materia oscura.
Misterio de la materia oscura
La materia oscura es el nombre dado por los físicos para explicar un fenómeno particularmente misterioso: todo en el universo se mueve, orbita y gira como si hubiera más masa de la que podemos detectar. Las explicaciones para la materia oscura van desde partículas fantasmales llamadas neutrinos hasta partículas desconocidas, hasta nuevas leyes de la física. En la década de 1970, Stephen Hawking y sus colegas teorizaron que el Big Bang podría haber creado una gran cantidad de agujeros negros relativamente pequeños, cada uno del tamaño de un protón. Estos pequeños agujeros negros antiguos serían difíciles de ver, pero ejercerían una gran atracción gravitacional sobre otros objetos, las dos propiedades conocidas de la materia oscura.
Sin embargo, los agujeros negros no emiten luz, los agujeros negros supermasivos, como el que está en el corazón de la galaxia Messier 87, están bordeados por discos brillantes de materia caliente. Sin embargo, los agujeros negros primordiales son miles de millones de veces más pequeños y no tienen materia visible y brillante que los rodee. En cambio, buscar pequeños agujeros negros significa buscar lugares donde sus poderosos campos gravitacionales doblan la luz, un fenómeno llamado microlente.
Los telescopios encuentran agujeros negros de microlente al tomar muchas fotos diferentes de una estrella a lo largo del tiempo. Un agujero negro que pasa frente a esa estrella distorsionará su luz, haciéndola destellar; cuanto más pequeño es el agujero negro, más rápido es el destello. "Si un objeto de microlente tiene, digamos una masa solar", dijo Takada a Live Science, refiriéndose a la masa del sol, "la escala de tiempo es como unos pocos meses o un año". Pero los agujeros negros primordiales que buscaban tenían solo una pequeña fracción de esa masa, aproximadamente la masa de la luna. Eso significa que sus flashes serían mucho más cortos. El HSC es "único", dijo Takada, ya que les permitió tomar imágenes de todas las estrellas de la galaxia de Andrómeda a la vez, a intervalos de exposición asombrosamente rápidos (para los astrónomos): cada intervalo duraba solo 2 minutos.
Takada y su equipo tomaron alrededor de 200 fotos de la galaxia de Andrómeda durante 7 horas en una noche despejada. Encontraron solo un posible evento de microlente. Si los agujeros negros primordiales formaran una fracción significativa de materia oscura, dijo Takada, deberían haber visto aproximadamente 1,000 señales de microlente.
"La microlente es el estándar de oro para detectar agujeros negros o descartarlos", dijo Simeon Bird, un físico de agujeros negros de la Universidad de California en Riverside, que no participó en el trabajo. "Este trabajo descarta los agujeros negros primordiales como materia oscura en un rango de masas donde las restricciones anteriores no eran tan fuertes ni tan robustas como esta nueva. Es un resultado muy bueno".
¿Era este el último clavo en el ataúd? ¿La teoría de Hawking está realmente muerta? No es así, según Bird y Takada, quienes dicen que los agujeros negros primordiales de un cierto rango de masas aún no se han eliminado por completo como candidatos.
"Todavía hay algunas masas donde las restricciones son débiles, alrededor de 20-30 masas solares", dijo Bird a Live Science. "Esos todavía podrían ser del 1% al 10% de materia oscura ... y todavía hay una ventana en las masas más bajas, como la masa de un asteroide muy pequeño".
"Nuestros físicos están muy entusiasmados porque todavía hay una ventana", dijo Takada. Los datos no pueden descartar esos diminutos agujeros negros pequeños porque los destellos de esos agujeros negros serían demasiado cortos, "por lo que debemos pensar en otro método para hacerlo".
Hubo, sin embargo, un "destello" detectado en su encuesta. Si bien fue un resultado único y preliminar, podría terminar siendo increíblemente importante: la primera detección de un agujero negro primordial, que sería una validación innovadora de parte del trabajo de Hawking.
"Solo una observación no es tan convincente", dijo Takada. "Necesitamos más observaciones para confirmar. Si realmente fuera así, deberíamos seguir encontrando lo mismo", ya que continúan utilizando el HSC para buscar más microlente.
