Investigadores del Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE) participaron de un trabajo teórico en el que se estudia la posibilidad de que se hayan generado campos magnéticos a partir de los agujeros negros surgidos en etapas tempranas del Universo. 

 

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

 

Hace 13.700 millones de años ocurrió el Big Bang, el estallido que originó el Universo, y antes de que hubiera pasado un segundo de esa explosión se formaron los hoy denominados agujeros negros primordiales. Todavía no había ningún material como los que hoy observamos, sólo partículas cargadas a altas temperaturas. Este plasma, sin embargo, no era totalmente homogéneo y las pequeñas fluctuaciones allí presentes, debido a la violenta expansión sucedida una fracción de segundo posterior la gran explosión, colapsaron formando objetos de densidad infinita. A estos últimos se los llama agujeros negros primordiales y, a diferencia de los demás agujeros negros conocidos, podrían tener amplio rango de masas donde los más pequeños podrían tener sólo algunos gramos. Su existencia aún no ha sido confirmada pero intentar entender más sobre ellos nos ayuda tanto a comprender los primeros momentos del Universo como las cantidades actuales de diferentes tipos de materia.

Paralelamente a los desarrollos teóricos que explican los primeros instantes del Universo, en las últimas décadas algunos equipos de investigación han encontrado que el cosmos presenta campos magnéticos en diversas escalas. Es decir, así como se sostienen los imanes en nuestra heladera, partículas cargadas en movimiento generan fenómenos similares alrededor de la Tierra, el Sol, las galaxias y hasta en estructuras aún mayores. Sin embargo, una incógnita que rodea a estos campos magnéticos es de qué manera se originaron. Una hipótesis es que, al igual que los agujeros negros primordiales, fueran originados en etapas tempranas del Universo.

Si bien de los dos párrafos anteriores parece evidente que debería estudiarse una posible conexión entre los campos magnéticos y los agujeros negros primordiales. Las complejidades en el abordaje de cada uno de los temas hizo que el primer equipo en tomar este desafío fuera el conformado por grupos de investigación del IATE y de las universidades chilenas Arturo Prat y Pontificia Universidad Católica de Chile. 

 

Combinando ingredientes

“En trabajos anteriores habíamos analizado los agujeros negros como candidatos de Materia Oscura y teníamos una forma de establecer cuántos agujeros negros hay de diferente masa. Por otro lado, Federico Stasyszyn y Marcelo Rubio del IATE habían estudiado mecanismos de generación de campos magnéticos. Entonces surgió el supuesto de que uno podía dotar a estos agujeros negros de campos magnéticos utilizando algunos de estos mecanismos y, de esta forma, predecir un el campo magnético primordial a gran escala”, explica Ignacio Araya, investigador de Gravitación y Física de Altas Energías del Instituto de Ciencias Exactas y Naturales (ICEN) de la Universidad Arturo Prat de Chile. Además, agrega además que el vínculo entre estos investigadores fue posibilitado por Nelson Padilla quien es Investigador de la Pontificia Universidad Católica de Chile y, además, investigador correspondiente del IATE.

Los autores sostienen que el principal resultado del trabajo publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society es que, a partir del trabajo conjunto, desarrollaron un método robusto para generar campos magnéticos a escalas cosmológicas, surgidos a partir de agujeros negros primordiales. Esto les permitió tener en cuenta dos mecanismos de generación de campos magnéticos en el actual estudio y, además, les da la posibilidad de incluir otros mecanismos en futuros estudios. Otro resultado importante es que, si bien ellos llevaron a cabo un estudio teórico, los valores encontrados para los campos magnéticos, podrían corresponderse con algunos obtenidos mediante observaciones. Esto brinda confiabilidad a las hipótesis planteadas tanto magnéticas como respecto de los agujeros negros primordiales y permiten descartar otras.

Perspectivas futuras
Luego del éxito del método desarrollado, el equipo espera seguir indgando en los mecanimos de fomación de campos magnéticos, en la generación y distribución de los agujeros negros primordiales y, también, en los procesos conjuntos que podrían afectar a ambos. Además, a partir de la confluencia de los temas abordados y la sinergia del trabajo conjunto, el equipo que llevó a cabo la investigación ha conformado el grupo BADFIG (por las siglas de Black holes As Dark Matter and Field Generation). El nombre, además de hacer referencias a las áreas de estudio, surgió del hecho de que, al enviar al trabajo para su publicación, debido al valor de lo presentado, la única crítica que tuvieron fue que debían mejorar los textos de las figuras presentadas.

Publicación científica

Magnetic field generation from primordial black hole distributions Autores |  I. J. Araya, M. E. Rubio, M. San Martín, F. A. Stasyszyn, N. D. Padilla, J. Magaña & J. Sureda