Un equipo internacional co-dirigido por Nelson Padilla, investigador del Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE), publicaron recientemente un artículo que abre nuevas posibilidades a los estudios sobre la composición del universo a través del vínculo de los agujeros negros, las cargas eléctricas y la materia oscura.

 

Por Facundo Rodriguez
facundo.rodriguez@unc.edu.ar

 

La materia oscura es uno de los grandes interrogantes de la ciencia actual. Y, si bien es necesaria para explicar la formación de las galaxias y las grandes estructuras del universo, aún no conocemos qué tipo de partículas la forman. Según los desarrollos teóricos, ésta debería estar compuesta por algún material diferente del de las estrellas, del gas o del polvo. Se le llama ‘materia oscura’ porque, a diferencia de la materia que conocemos, no debería emitir luz. Ha habido diferentes propuestas para explicarla, entre ellas, planetas o estrellas apagadas, algunas partículas fundamentales exóticas o agujeros negros.

Agujeros negros primordiales

En el trabajo publicado en la prestigiosa revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, los investigadores retoman la propuesta de los agujeros negros para explicar la materia oscura, pero, en particular, piensan en los agujeros negros primordiales. Es decir, agujeros negros que, hipotéticamente, se formaron en momentos apenas posteriores al Big Bang. Además, demuestran que estos agujeros negros estarían cargados electricamente. Esto podría tener implicaciones interesantes para la búsqueda de la materia oscura.

 

Nelson Padilla, investigador y director del IATE, explica: “Desde los años sesenta, se piensa que agujeros negros pequeños podrían ser candidatos a explicar la materia oscura. Tendrían masa desde menos de kilo en adelante y podrían ser más chicos que los átomos. Además, se formarían en un momento muy extraño, en los primeros momentos del universo”. Y, agrega: “Las ondas gravitaciones que lograron observarse en el 2016 permitieron deducir que las masas que se necesitan para producir algunos de esos choques que originan las ondas podrían ser justamente agujeros negros del principio del universo”.

Materia oscura y cargas eléctricas

El equipo interdisciplinario formado por investigadores de Argentina, Chile, España e Italia, a través de estudios que combinan la física teórica y la astrofísica, determinaron que, si los agujeros negros primordiales existieran en cantidades suficientes, podrían explicar la presencia observada de materia oscura en el universo, pero deberían, también, tener carga eléctrica. Esto proporcionaría una complicación nueva a la explicación alternativa a la idea de que la materia oscura está compuesta por partículas subatómicas que no interactúan con la luz. 

Esta publicación propone y demuestra que, si la materia oscura está compuesta de agujeros negros primordiales, entonces, debe tener carga eléctrica. Por lo tanto, además de interactuar con el resto de la materia por la fuerza de gravedad, lo hará debido a las fuerzas electromagnéticas. Teniendo en cuenta esto, los autores calcularon la fracción de agujeros negros primordiales cargados eléctricamente que sería necesaria para explicar la cantidad observada de materia oscura y exploraron cómo podrían detectarlos los observatorios astronómicos existentes y futuros.

Futuros trabajos

A partir de los resultados obtenidos, el equipo sigue trabajando en otras implicancias que tendría esta propuesta de materia oscura. Por ejemplo, está analizando si es que las fuerzas electromagnéticas que producen los agujeron negros primordiales podrían ser el origen de los campos magnéticos en el universo y, por otra parte, si los campos electromagnéticos producidos por estos objetos podrían ser los responsables de ciertos fenómenos en la evolución de las galaxias.

 

Publicación científica

Dark matter from primordial black holes would hold charge Autores | I. J. Araya (Universidad Arturo Prat, Chile), N. D. Padilla (IATE, CONICET/UNC, Argentina), M. E. Rubio (Scuola Internazionale di Studi Avanzati, Italia), J. Sureda (Donostia International Physics Center, España), J. Magaña (Universidad Central de Chile, Chile) & L. Osorio (Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile).