¿La Materia Oscura Se Compone De Agujeros Negros Primordiales?

Galaxia enana irregular IC1613

La galaxia irregular enana IC1613. Los astrónomos que se preguntan si los agujeros negros primordiales podrían componer la materia oscura en el universo sugieren que las formas de galaxias enanas débiles con halos de materia oscura podrían revelar la respuesta. NASA / JPL-Caltech / SSC

Los astrónomos que estudiaron los movimientos de las galaxias y el carácter de la radiación cósmica de fondo de microondas se dieron cuenta en el último siglo de que la mayor parte de la materia del universo no era visible. Aproximadamente el 84% de la materia en el cosmos es materia oscura, gran parte de ella ubicada en halos alrededor de las galaxias. Se la denominó materia oscura porque no emite luz, pero también es misteriosa: no está compuesta de átomos ni de sus constituyentes habituales como electrones y protones.

Mientras tanto, los astrónomos han observado los efectos de los agujeros negros y recientemente incluso han detectado ondas gravitacionales de un par de agujeros negros fusionados. Los agujeros negros generalmente se forman en la muerte explosiva de estrellas masivas, un proceso que puede llevar muchos cientos de millones de años cuando una estrella se fusiona con el gas ambiental, evoluciona y finalmente muere. Se infiere que algunos agujeros negros existen en el universo temprano, pero probablemente no haya suficiente tiempo en el universo temprano para que ocurra el proceso de formación normal. Se han propuesto algunos métodos alternativos, como el colapso directo del gas primordial o procesos asociados con la inflación cósmica, y muchos de estos agujeros negros primordiales podrían haberse creado.

CfA El astrónomo Qirong Zhu dirigió un grupo de cuatro científicos que investigaban la posibilidad de que la materia oscura actual esté compuesta de agujeros negros primordiales, siguiendo las sugerencias publicadas anteriormente. Si los halos de galaxias están formados por agujeros negros, deberían tener una distribución de densidad diferente a la de los halos formados por partículas exóticas. También hay algunas otras diferencias: calabozo Se espera que los halos se formen antes en la evolución de una galaxia que otros tipos de halos. Los científicos sugieren que mirar las estrellas en los halos de galaxias enanas débiles puede probar estos efectos porque las galaxias enanas son pequeñas y débiles (brillan con unos pocos miles de luminosidades solares) donde los efectos leves se pueden detectar más fácilmente. El equipo ejecutó un conjunto de simulaciones por computadora para probar si los halos de galaxias enanas podrían revelar la presencia de agujeros negros primordiales, y encontraron que podrían: las interacciones entre las estrellas y los agujeros negros de halo primordial deberían alterar ligeramente los tamaños de las distribuciones estelares. Los astrónomos también concluyen que tales agujeros negros necesitarían tener masas entre dos y catorce masas solares, justo en el rango esperado para estos objetos exóticos (aunque más pequeños que los agujeros negros detectados recientemente por detectores de ondas gravitacionales) y comparable a las conclusiones de otros estudios. Sin embargo, el equipo enfatiza que todos los modelos aún no son concluyentes y la naturaleza de la materia oscura sigue siendo difícil de alcanzar.

Publicación: Qirong Zhu, et al., “Agujeros negros primordiales como materia oscura: restricciones de enanos ultra débiles compactos”, MNRAS 476, 2, 2018; doi: 10.1093 / mnras / sty079

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