La naturaleza de la materia oscura, que
constituye el 85% de la masa total del Universo, sigue siendo uno de los
grandes misterios sin resolver de la ciencia actual. La falta de
evidencias experimentales que permitan identificarla con alguna de las
nuevas partículas elementales predichas teóricamente, junto al reciente
descubrimiento de ondas gravitacionales procedentes de dos agujeros
negros (de masas unas 30 veces la del Sol) por el observatorio LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory),
han renovado el interés por la posibilidad de que la materia oscura
esté formada por agujeros negros primordiales de entre 10 y 1000 veces
la masa del Sol.
Los agujeros negros primordiales, que se
habrían originado en fluctuaciones de alta densidad de la materia
durante los momentos iniciales del Universo, son muy interesantes. A
diferencia de los que se forman a partir de estrellas, cuya abundancia y
masa están limitadas por los modelos de formación y evolución estelar,
los agujeros negros primordiales podrían existir en un amplio rango de
masas y abundancias. Estos objetos habitarían en los halos de las
galaxias y el encuentro y fusión ocasional de dos de ellos, con masas de
unas 30 veces la del Sol, habría dado lugar a las ondas gravitacionales
detectadas por LIGO.
“Efecto microlente”
Si existiera una cantidad apreciable de
agujeros negros en los halos de las galaxias, alguno de ellos podría
interponerse entre la trayectoria de la luz de un cuásar distante y la
Tierra. Por su gran masa, la gravedad concentraría los rayos de luz y
provocaría un aumento en el brillo del cuásar. Este efecto, conocido
como “efecto microlente”, crece con la masa del agujero negro y su
probabilidad aumenta según la abundancia de los mismos. Es decir, aunque
no pudieran verse los agujeros negros, serían detectados por el aumento
del brillo de los cuásares.
Bajo esta premisa, un grupo científico
ha utilizado el efecto microlente en cuásares para estimar la cantidad
de agujeros negros primordiales de masa intermedia que hay en las
galaxias. El estudio, liderado por el investigador del Instituto de
Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna (ULL) Evencio Mediavilla Gradolph,
indica que las estrellas normales como el Sol son, muy probablemente,
las responsables del efecto microlente, descartando la existencia de una
gran población de agujeros negros primordiales de masa intermedia.
Simulaciones por ordenador
Mediante simulaciones por ordenador, han
comparado el aumento del brillo en luz visible y rayos X de 24 cuásares
lejanos con el predicho por el efecto microlente. Así, han determinado
que la intensidad del mismo es relativamente baja, la esperada para
objetos con una masa de entre 0,05 y 0,45 veces la de estrellas como el
Sol, y muy por debajo de la de los agujeros negros de masa intermedia.
Además, han estimado que las microlentes constituyen aproximadamente el
20% de la masa total de la galaxia, equivalente a la materia estelar
esperada. Por lo tanto, los resultados muestran que, con mucha
probabilidad, las estrellas normales, y no los agujeros negros
primordiales de masa intermedia, son las responsables del efecto
microlente observado.
“Este estudio implica –señala Evencio Mediavilla- que es muy poco probable que los agujeros negros de masa entre 10 y 200 veces la masa solar constituyan una parte significativa de la materia oscura”. Por tanto, los agujeros negros cuya fusión fue detectada por LIGO tienen, probablemente, su origen en el colapso de estrellas y no en agujeros negros de origen primordial.
En la investigación han intervenido
astrónomos de la Universidad de Granada (Jorge Jiménez-Vicente y José
Calderón-Infante) y de la Universidad de Valencia (José A. Muñoz Lozano y
Héctor Vives-Arias).
Artículo: “Limits on the Mass and Abundance of Primordial Black Holes from Quasar Gravitational Microlensing”, por E. Mediavilla et al. Publicado en The Astrophysical Journal Letters. Referencia: E. Mediavilla et al 2017 ApJL 836 L18. doi:10.3847/2041-8213/aa5dab
IAC
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