Madrid. Un estudio teórico sugiere que los pequeños agujeros negros en el universo primitivo pueden haber dejado planetoides huecos y túneles microscópicos, y que se pueden encontrar en rocas y edificios antiguos.
La formación de un agujero negro está asociada con una estrella masiva que se queda sin combustible y colapsa sobre sí misma. Sin embargo, las condiciones caóticas del universo primitivo también pueden haber permitido que se formaran muchos pequeños agujeros negros mucho antes que las primeras estrellas.
Estos agujeros negros primordiales han sido teorizados durante décadas y podrían incluso ser materia oscura, la materia invisible que constituye el 85% de la masa total del universo. Sin embargo, nunca se ha observado ningún agujero negro primordial.
Una nueva investigación codirigida por la Universidad de Buffalo sugiere pensar tanto en grande como en pequeño para confirmar su existencia, sugiriendo que sus firmas podrían variar desde muy grandes (planetoides huecos en el espacio) hasta diminutas (túneles microscópicos encontrados en materiales de uso diario). en la Tierra, como rocas, metales y vidrio).
El estudio teórico, que se publicará en la edición de diciembre de Physics of the Dark Universe y ya está disponible en línea, sugiere que un agujero negro primordial atrapado dentro de un gran objeto rocoso en el cosmos consumiría su núcleo líquido y lo dejaría vacío. Por otro lado, un agujero negro primordial más rápido podría dejar túneles rectos lo suficientemente grandes como para ser visibles bajo un microscopio si atravesara material sólido, incluido el material de la propia Tierra.
«Las posibilidades de encontrar estas señales son pequeñas, pero buscarlas no requeriría muchos recursos y el posible resultado, la primera evidencia de un agujero negro primordial, sería inmenso», dijo el coautor del estudio Dejan Stojkovic, profesor de física en Universidad. Universidad de Búfalo. «Tenemos que pensar creativamente, porque lo que se ha hecho hasta ahora para encontrar agujeros negros primordiales no ha funcionado».
Debido a que el universo se expandió rápidamente después del Big Bang, es posible que algunas áreas del espacio fueran más densas que sus alrededores, lo que provocó que colapsaran y formaran agujeros negros primordiales (PBH).
Los PBH tendrían mucha menos masa que los agujeros negros estelares formados posteriormente a partir de estrellas moribundas, pero seguirían siendo extremadamente densos, como la masa de una montaña empaquetada en un área del tamaño de un átomo.
Stojkovic, que había propuesto previamente dónde encontrar agujeros de gusano teóricos, se preguntó si alguna vez un PBH había quedado atrapado dentro de un planeta, luna o asteroide, durante o después de su formación.
«Si el objeto tiene un núcleo central líquido, entonces un PBH capturado puede absorber el núcleo líquido, cuya densidad es mayor que la densidad de la capa sólida exterior», dice Stojkovic.
El PBH podría entonces escapar del objeto si fuera golpeado por un asteroide, dejando sólo una cáscara hueca.
Pero, ¿sería un caparazón lo suficientemente fuerte como para sostenerse a sí mismo o simplemente colapsaría bajo su propia tensión? Al comparar la resistencia de materiales naturales como el granito y el hierro con la tensión superficial y la densidad, los investigadores calcularon que un objeto tan hueco podría no tener más de una décima parte del radio de la Tierra, por lo que probablemente sea un planeta más pequeño que un planeta real. . «Si es más grande, colapsará», afirma Stojkovic.
Estos objetos huecos podrían detectarse con telescopios. La masa y, por tanto, la densidad, se pueden determinar estudiando la órbita de un objeto. “Si la densidad del objeto es demasiado baja para su tamaño, es un buen indicio de que es hueco”, afirma Stojkovic.
Rocas y edificios antiguos como detectores.
Para los objetos sin un núcleo líquido, los PBH podrían simplemente atravesarlo y dejar un túnel recto, propone el estudio. Por ejemplo, un PBH con una masa de 10 elevado a 22 gramos (es decir, un 10 con 22 ceros) dejaría un túnel de 0,1 micras de espesor.
Una gran losa de metal u otro material podría servir como un detector eficaz de agujeros negros si fuera monitoreada para detectar la aparición repentina de estos túneles, pero Stojovic dice que habría más posibilidades de buscar túneles existentes en materiales muy antiguos, desde edificios hasta cientos de metros. de años. desde años hasta rocas que tienen miles de millones de años.
Sin embargo, incluso suponiendo que la materia oscura esté compuesta de PBH, calcularon que la probabilidad de que un PBH atraviese una roca de mil millones de años es de 0,000001.
«Hay que comparar el coste con el beneficio. ¿Cuesta mucho hacer esto? No, no cuesta mucho», afirma Stojkovic.
Por tanto, la probabilidad de que un proyectil de hidrógeno atraviese a una persona durante su vida es, cuanto menos, pequeña. Incluso si lo hiciera, probablemente no se daría cuenta.
A diferencia de una roca, el tejido humano tiene una pequeña cantidad de tensión, por lo que una bala de hidrógeno no lo destrozaría. Y si bien la energía cinética de un proyectil de hidrógeno puede ser enorme, no puede liberar gran parte durante una colisión porque se mueve muy rápido.
«Si un proyectil se mueve a través de un medio más rápido que la velocidad del sonido, la estructura molecular del medio no tiene tiempo de responder», dice Stojkovic. «Si arrojas una piedra a través de una ventana, es probable que se rompa en pedazos. Si disparas a una ventana con un arma, es probable que simplemente deje un agujero».
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