Agujero negro primordial

Un agujero negro primordial es un tipo hipotético de agujero negro que no se formó debido al colapso gravitatorio de una estrella sino a la extrema densidad del universo al inicio de su expansión propuesta por los físicos Stephen Hawking y Bernard Carr en 1974.^[1]​ Durante casi cinco décadas, los agujeros negros primordiales han sido candidatos para ser la materia oscura.^[2]​^[3]​

De acuerdo al modelo estándar, durante los momentos que siguieron al Big Bang la presión y la temperatura del Universo fueron extremadamente elevadas. Bajo estas condiciones, simples fluctuaciones en la densidad de la materia podían originar regiones del espacio lo bastante densas como para generar agujeros negros. Aunque la mayor parte de las regiones densas serían dispersadas por la expansión del Universo, un agujero negro primordial sería estable, perdurando hasta la actualidad.

En realidad los agujeros negros primordiales o PBH (por sus siglas en inglés) no son estables, debido a que pueden evaporarse mediante radiación de Hawking. Este proceso de evaporación define la masa mínima que un PBH debe tener para sobrevivir hasta la actualidad. Además, la producción de rayos gamma debido a la evaporación de PBH es usado como un mecanismo para restringir la habilidad de PBH de ser la totalidad de la materia oscura. Actualmente, la mínima masa de un agujero negro primordial cuya población podría ser la totalidad de la materia oscura corresponde a ${\displaystyle 3.5\times 10^{-17}M_{\odot }}$, donde ${\displaystyle M_{\odot }}$es la masa solar.^[4]​

En el 17 de diciembre de 2021, se publicó un estudio de Nico Cappelluti, Günther Hasinger y Priyamvada Natarajan que sugiere que el modelo del agujero negro primordial podría ayudar a explicar la radiación infrarroja en el universo. El lanzamiento futuro del telescopio espacial James Webb podría ofrecer nuevas evidencias.^[5]​^[6]​

1. ↑ Carr, B. J.; Hawking, S. W. (1 de agosto de 1974). «Black Holes in the Early Universe». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (en inglés) 168 (2): 399-415. ISSN 0035-8711. doi:10.1093/mnras/168.2.399. Consultado el 22 de enero de 2020. 
2. ↑ Carr, B. J. (1975-10). «The primordial black hole mass spectrum». The Astrophysical Journal (en inglés) 201: 1. ISSN 0004-637X. doi:10.1086/153853. Consultado el 22 de enero de 2020. 
3. ↑ Hawking, Stephen (1 de abril de 1971). «Gravitationally Collapsed Objects of Very Low Mass». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (en inglés) 152 (1): 75-78. ISSN 0035-8711. doi:10.1093/mnras/152.1.75. Consultado el 22 de enero de 2020. 
4. ↑ Carr, B. J.; Kohri, Kazunori; Sendouda, Yuuiti; Yokoyama, Jun’ichi (10 de mayo de 2010). «New cosmological constraints on primordial black holes». Physical Review D (en inglés) 81 (10): 104019. ISSN 1550-7998. doi:10.1103/PhysRevD.81.104019. Consultado el 22 de enero de 2020. 
5. ↑ Cappelluti, Nico; Hasinger, Günther; Natarajan, Priyamvada (17 de septiembre de 2021). «Exploring the high-redshift PBH-$\Lambda$CDM Universe: early black hole seeding, the first stars and cosmic radiation backgrounds». arXiv:2109.08701 [astro-ph]. Consultado el 20 de diciembre de 2021. 
6. ↑ «Nuevo estudio podría confirmar una predicción hecha por Stephen Hawking sobre el papel de los agujeros negros en el origen del universo». RT en Español. Consultado el 20 de diciembre de 2021.