NeoFronteras

Materia oscura y agujeros negros

Área: Espacio — Lunes, 5 de Abril de 2010

Según un teórico la materia oscura podría estar constituida por agujeros negros primordiales de tamaño intermedio.

Foto

La verdad es que el tema de la materia oscura, además de empezar a ser demasiado cansado y traer de cabeza a los especialistas, no parece tener fin, principalmente por falta de una solución clara.
Las pruebas sobre la existencia de tan exótica masa se acumulan, pero las pruebas que indican de qué se trata brillan por su ausencia. Después de haberse gastado mucho dinero en complejos y ultrasensibles métodos de detección de partículas débilmente interactuantes (o WIMPs) enterrados a miles de metros de profundidad no ha aparecido señal alguna que se pueda interpretar como la presencia inequívoca de tales partículas. De una cosa estamos seguros, y es que la materia oscura no está compuesta por materia ordinaria (bariónica). Si la materia oscura estuviera compuesta por WIMPs tales partículas sería sin duda especiales, no podrían interaccionar con la materia ordinaria (incluidos los fotones de luz), serían eléctricamente neutras, tendrían larga vida y se moverían despacio. Estos requerimientos dejan poco margen a los físicos de Altas Energías para proponer posibles candidatas.
¿Y si las cosas fuesen más sencillas que todo eso? ¿Y si no hay partículas exóticas y tal materia oscura está compuesta por agujeros negros?
Paul Frampton de University of North Carolina propone que la materia oscura estaría compuesta de agujeros negros de masa intermedia, ni tan pequeños como para que se evaporen por radiación Hawking y muestren así su existencia, ni muy grandes como para que sean evidentes.
Para justificar su idea este teórico utiliza un argumento de plausibilidad basado en la entropía. Primero calcula la entropía que habría si el Universo visible en su conjunto fuera un inmenso agujero negro y obtienen un valor que sería un límite superior a la entropía total: 10123 (utilizan una definición de la entropía adimensional que obtienen dividiendo la entropía normal por la constante de Boltzmann).
Después calcula un límite inferior a la entropía del Universo teniendo en cuenta todos los agujeros negros calculados, incluyendo los agujeros negros supermasivos de los centros galácticos. Entonces llega a otro número: 10103, que es una diferencia en 20 órdenes de magnitud respecto al anterior.
Recordemos que los grandes contribuyentes a la entropía del Universo son precisamente los agujeros negros supermasivos, como ya vimos hace no tanto en estas misma páginas. La entropía de un agujero negro depende del área de su horizonte de sucesos y para el caso de este tipo de agujeros negros se tienen horizontes con un diámetro del orden del tamaño del Sistema Solar.
Por otro lado la materia ordinaria tiene una contribución a la entropía total del orden de sólo 1088 en las mencionadas unidades.
Según este investigador hay margen de maniobra suficiente como para que otros agujeros negros contribuyan con más entropía. En este punto se puede estimar la masa de dichos agujeros negros. Si tuvieran una masa mayor de 106 masas solares hubieran impedido la formación de galaxias en el Universo primitivo. Si tuvieran menos de 10-8 masas solares se evaporarían y veríamos su radiación Hawking. Por tanto, esos hipotéticos agujeros negros tienen que tener una masa intermedia entre esas dos.
El problema surge a la hora de explicar su mecanismo de formación. Este autor propone que, ya que la actual teoría inflacionaria no lo permite, quizás hubo dos periodos inflacionarios. El primero daría lugar a las estructuras a gran escala del Universo que vemos hoy. El segundo dio lugar a agregados de materia que terminaron por formar agujeros negros primordiales de tamaño intermedio.
Lo bonito de esta idea es que se podría refutar experimentalmente. Si tales agujeros negros existen deberían causar fenómenos de microlente gravitatoria (¿alguien se acuerda de los MACHO?) y enfocar la luz de estrellas lejanas situadas detrás de ellos. Conforme la precisión en este tipo de medidas aumente lo suficiente podremos decir que tampoco la materia oscura está hecha de agujeros negros primordiales medianos. O bien resolver el misterio de una vez.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3061

Fuentes y referencias:
Artículo en ArXiv 1.
Artículo en ArXiv 2.
Foto: imagen de una simulación del espacio-tiempo alrededor de una agujero negro. Fuente: Caltech.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
Compartir »

8 Comentarios

  1. alberto flores:

    o inventar la teoria de la materia gris y estudiar un poco mas antes de empezar a hacer cuentas sobre acerca de lo que son los agujeros negros y como los agujeros negros son la respuesta y solucion a la aceleracion que nisiquiera sabes que exista o no es un suponer entonces por que nosotros o nuestra percepcion de las cosas nos dice esto va mas rapido como en este momento yo estoy escribiendo lento pues entonces lei muy rapido el texto y no entendi todo por eso me tomo mi tiempo en escribir esto entonces estaria yo haciendo cosas basado en conjeturas por mi percepcion del tiempo y eso seria muy injusto para mi inteligencia pero si eres un experto pues dependen cosas mas grandes por que toda la gente esta creyendo que si sabes lo que estas haciendo entonces no se vale que hagan pruebas y que construyan juguetes de millones de dolares para que al fina venga alguna persona mas picara y diga creo que con lo que ya se puedo inventarme una historia y voy a buscar lo que necesite buscar con lo que ya hay a ver si alguien me quiere gastar una lana para hacerme alguna maquinita y pues eso impulsa la industria telescopica industrial pero deja muy por debajo el nombre y nivel de los cientificos y emboluciona la conciencia de la raza humana por que si ya no se puede confiar en que las cuentas nos salen bien y nosotros inventamos las matematicas pues entonces ya ni me acuerdo de la cancion que yo escribi que he tocado por 2 mil años y todas mis problematicas matematicas pues me sirvieron para un rabano hasta cierto punto seria cosa entonces mejor de hacerle cambios a las leyes matematicas por que OVIAMENTE! YA NO LES ESTAN SALIENDO LAS CUENTAS!

  2. NeoFronteras:

    Señor Alberto Flores:
    Podría pensarse que su texto fuera una buena imitación del último capítulo de Ulises de Joyce (al estilo del monólogo de Molly Bloom), pero tiene además tantas faltas de ortografía que no se entiende. Es difícil estar de acuerdo o en desacuerdo con sus tesis porque simplemente no hay manera de saber su opinión a través de lo que escribe.
    Debería replantearse intentar cambiar su estilo de escritura antes de escribir compulsivamente comentarios o visitar web más permisivas.

    Un saludo

  3. joabbl:

    Cuesta creer que si la materia oscura fuesen agujeros negros primordiales, y dado que hay tanta materia oscura y que ya se ha utilizado el efecto de lente gravitatoria para obtener mediciones de objetos lejanos, no se hayan obtenido discrepancias debido a la interposición de esos supuestos agujeros negros con los objetos que hacen de lentes gravitatorias conocidas. Quizá efectivamente sea una cuestión de precisión, pero al menos parece una hipótesis falsable. Una auténtica novedad en el tema… De todos modos también la materia oscura normal hace efecto de lente gravitatoria. ¿Por qué se debería esperar una diferencia en este efecto si dicha materia son agujeros negros u otra cosa? Dependería del tamaño de dichos agujeros negros, supongo. Como mínimo se debería poder acotar su tamaño aún más para que no hayan sido aún detectados midiendo efectos de lente gravitatoria conocidos …

    Saludos

  4. Jose:

    Entiendo que esos agujeros negros estarian entre sistemas o galaxias… Mas o menos

    Si realmete existen, tal vez los detectemos antes de los esperado ..

    Las Voyager nos lo confirmaran … Desapareciendo ;)

    S2

  5. tomás:

    ¿Es correcto el límite de 10^(-8) masas solares para los menores agujeros negros?

  6. Gerardo:

    Sr. alberto flores más claro no pudo haberlo dicho por que si fuera por mi claramente la matematica no pudiera decirlo entonces la razon fundamental de que los agujeros negros sean como son lo dice la teoria de la nada que por cierto si no lo he comentado es todo lo contrario a la teoria del todo aunque un poco extraño verdad? pero si no se me entiende es por que aunque escribo rapido leo muy lento y oviamente es cualpa de la teorias actuales de los agujeros negros que simplemente no son negros cuando hawking los describe, espero que todos esten de acuerdo paralelamente a este entendido

  7. lluís:

    ¿Que sería del mundo sin los teóricos?.¡¡¡ Cuanto aburrimiento sin los teóricos!!!. En realidad los físicos teóricos son la salsa de la física ( Einstein era un teórico y cambio para siempre el modo de ver el mundo). Y ahora, tenemos otra inflación del Universo, cuando ni siquiera hay observaciones directas de la otra inflación exponencial (que desde luego le va muy bien al modelo del Big-Bang).Claro que la materia oscura es lo suficientemente oscura, como para permitirnos dar rienda suelta a la imaginación (siempre muy fértil y a veces fructifera de los teóricos).

  8. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Creo que tiene razón respecto a la masa de agujeros negros primordiales que aparece. ¡Gracias! Cuando pueda lo revisaré con cuidado, pero parece más bien 10-18 masas solares, puesto que agujeros con una masa de 1012 kg se evaporarían en la edad del Universo (se estarían evaporando ahora) y la masa del Sol es 2×1030 kg.

    Aunque en http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1001/1001.2308v1.pdf

    dan entre 105 y 10-8 masas solares para primordiales.

RSS feed for comments on this post.

Lo sentimos, esta noticia está ya cerrada a comentarios.