Los agujeros negros podrían impulsar la expansión del universo, según un nuevo estudio

Además, sugiere que los agujeros negros podrían funcionar como «pequeños Big Bangs al revés».

Crédito: MysteryPlanet.com.ar.

Hace casi 14 mil millones de años, en el amanecer cósmico, una energía desconocida impulsó una expansión exponencial del universo en sus primeros momentos, produciendo toda la materia conocida, según la teoría inflacionaria predominante.

Esa energía antigua compartía características clave con la actual energía oscura del universo, el mayor enigma de nuestro tiempo, al menos por un criterio objetivo: constituye aproximadamente el 70% del universo, pero los científicos aún no saben exactamente qué es.

«Si te preguntas “¿dónde en el universo actual vemos una gravedad tan fuerte como la que había al inicio del universo?”, la respuesta está en el centro de los agujeros negros. Es posible que lo que sucedió durante la inflación ocurra en sentido inverso: la materia de una estrella masiva se convierte nuevamente en energía oscura durante el colapso gravitacional, como un pequeño Big Bang al revés», explicó Gregory Tarlé, profesor emérito de física en la Universidad de Michigan y coautor del estudio publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Tarlé y sus colegas de cinco instituciones fortalecieron esta hipótesis con datos recientes del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI, por sus siglas en inglés). El DESI, compuesto por 5.000 «ojos» robóticos montados en el telescopio Mayall del Observatorio Nacional Kitt Peak, situado en tierras de la Nación Tohono O’odham, recopila datos con alta precisión.

Modelos computarizados indican que el universo se expandió por 100 trillones de trillones de veces en .0000000000000000000000000000000001 (10 a la menos 34) segundos después de la explosión del Big Bang hace unos 13.800 millones de años.

«Si los agujeros negros contienen energía oscura, podrían acoplarse y crecer junto con el universo en expansión, provocando que su crecimiento se acelere. No podemos precisar cómo ocurre, pero podemos observar evidencia de que está sucediendo», señaló Kevin Croker, autor principal del nuevo estudio y científico investigador en la Universidad Estatal de Arizona.

Los datos del primer año de la encuesta de cinco años de DESI muestran una evidencia sugerente de que la densidad de la energía oscura ha aumentado con el tiempo. Esto proporciona una pista convincente, ya que ese aumento en el tiempo concuerda con el crecimiento en cantidad y masa de los agujeros negros.

«Al principio era muy escéptico, pero mantuve una mente abierta durante todo el proceso, y cuando comenzamos los cálculos cosmológicos, pensé: “Bueno, este es un mecanismo realmente interesante para generar energía oscura”», añadió Steve Ahlen, coautor y profesor emérito de física en la Universidad de Boston.

Acoplamiento cronológico

Para buscar evidencia de energía oscura en los agujeros negros, el equipo analizó decenas de millones de galaxias lejanas observadas por el DESI, que captura datos de hace miles de millones de años y permite medir con precisión la velocidad de expansión del universo. A su vez, estos datos se usan para inferir cómo cambia la cantidad de energía oscura con el tiempo.

El equipo comparó estos datos con la cantidad de agujeros negros formados a partir de la muerte de estrellas masivas a lo largo de la historia del universo.

«Los dos fenómenos son consistentes entre sí; a medida que se formaban nuevos agujeros negros tras la muerte de estrellas masivas, la cantidad de energía oscura en el universo aumentaba en la forma esperada», explicó Duncan Farrah, profesor asociado de física en la Universidad de Hawái y coautor del estudio. «Esto hace que sea más plausible que los agujeros negros sean la fuente de la energía oscura».

Distribución estimada de materia y energía oscura en el universo.

Esta investigación complementa una creciente cantidad de literatura que estudia la posibilidad de un «acoplamiento cosmológico» en los agujeros negros. Un estudio de 2023, con la participación de muchos de los autores de este artículo, reportó evidencia de dicho acoplamiento en agujeros negros supermasivos ubicados en centros galácticos. Ese estudio animó a otros equipos a buscar el efecto en agujeros negros de diferentes ubicaciones en el universo.

«Esos estudios investigan la relación entre la energía oscura y los agujeros negros a partir de su tasa de crecimiento. Nuestro nuevo artículo relaciona los agujeros negros con la energía oscura desde su nacimiento», especificó Brian Cartwright, astrofísico, coautor del estudio y ex asesor general de la Comisión de Bolsa y Valores de EE.UU.

Cuestión experimental

La ciencia demanda más vías de investigación y observación, y ahora que DESI está en funcionamiento, esta exploración sobre la energía oscura apenas comienza.

«Esto solo profundizará y aclarará nuestra comprensión de la energía oscura, ya sea que continúe respaldando la hipótesis de los agujeros negros o no. Como esfuerzo experimental, es maravilloso: uno puede tener ideas preconcebidas o no, pero nos guiamos por los datos y las observaciones», comentó Ahlen.

Esta es la primera fotografía de un agujero negro (o de su sombra) obtenida por la humanidad.

Independientemente de lo que traigan esas observaciones futuras, el trabajo actual representa un cambio fundamental en la investigación de la energía oscura.

«En última instancia, la cuestión de si los agujeros negros son energía oscura y están acoplados al universo que habitan ya no es solo una pregunta teórica. Ahora es una pregunta experimental», concluyó Tarlé.

Fuente: Michigan. Edición: MP.