Algunas formas inteligentes de buscar agujeros negros primordiales

Los agujeros negros primordiales (PBH) han recibido recientemente mucha atención en la comunidad física. Una de las razones principales es el posible vínculo con la materia oscura.

De hecho, si se puede demostrar la existencia de los PBH, hay muchas posibilidades de que sean de ellos la materia oscura, la materia invisible que constituye el 85% de la masa del universo.

Si se demuestra, seguramente sería un descubrimiento de nivel Nobel en astrofísica.

Pero para demostrarlo, alguien tiene que encontrarlos primero. Hasta ahora, los PBH existen sólo en teoría.

Pero nos estamos acercando a demostrar que existen, y un nuevo artículo de Marcos Flores de la Sorbona y Alexander Kusenko de UCLA rastrea algunas ideas sobre cómo podríamos finalmente encontrar PBH y así probar o refutar su conexión con la materia oscura. .

dr. Flores y Kusenko se centran en comprender las teorías de la formación de PBH y luego extrapolan cómo se pueden detectar esas formaciones, incluso con equipos modernos.

Un agujero negro típico, que sabemos que existe, se forma cuando estrellas supermasivas colapsan por su propio peso.

Las PBH se formaron antes de que estrellas de este tamaño estuvieran disponibles para colapsar, por lo que debieron haberse formado utilizando un mecanismo diferente.

El artículo detalla un proceso teorizado de formación de PBH que implica una mirada matemática detallada a la asimetría de las partículas y cómo encaja con otros modelos de física de partículas. Pero ¿cómo pueden los astrónomos ver esas formaciones?

Una forma es viendo una pérdida de momento angular. Los astrónomos pueden observar «halos» de partículas en las primeras etapas del universo.

En muchos casos, están cambiando rápidamente. Sin embargo, si su giro se desacelera drásticamente, podría indicar que se estaba formando un PBH cerca, eliminando parte de la energía de ese momento angular al atraer las partículas hacia sí mismas.

Otra forma es ver un nuevo mecanismo favorito de los astrónomos de todo el mundo: las ondas gravitacionales.

No está del todo claro si la formación de PBH puede provocar ondas gravitacionales. Aún así, el artículo analiza algunos marcos que potencialmente podrían conducir a una teoría sobre si es así.

La supersimetría proporciona uno de esos marcos.

En algunos casos, el universo primitivo que opera bajo los principios de la supersimetría puede formar un PBH que forma una onda gravitacional que la próxima generación de detectores de ondas gravitacionales puede potencialmente detectar.

En particular, implicaría lo que el artículo llama un «mecanismo poltergeist» resultante de perturbaciones espacio-temporales en ciertas teorías.

Una última forma de detectar estos PBH es buscar lentes gravitacionales. Algunos experimentos, como el Experimento de lentes gravitacionales ópticas (OGLE) y la Hyper Suprime-Cam (HSC) del telescopio Subaru, han notado microlentes gravitacionales donde no se conoce ningún objeto masivo que cause tales lentes.

Los PBH, al ser efectivamente invisibles para esos telescopios, pueden ofrecer una explicación, aunque primero deben descartarse otras explicaciones.

Otras teorías ofrecen otras oportunidades para el descubrimiento del PBH, incluida la observación de la interacción de «Q-balls» o «blobs» de materia teóricamente grandes. Si se juntan suficientes de estos, potencialmente pueden formar un PBH.

En última instancia, hay más preguntas que respuestas en torno a estos misteriosos objetos. Si existen, pueden responder a la mayoría de ellas. Sin embargo, se necesitan más datos para demostrarlo más allá de toda duda razonable.

Los experimentadores ya están trabajando lo más rápido posible para desarrollar nuevos y mejores detectores que puedan ayudar en la búsqueda de PBH. Si existen, es sólo cuestión de tiempo que los encontremos.

Escrito por Andy Tomaswick/Universo hoy.