Agujeros negros del tamaño de un átomo: un nuevo giro en el misterio de la materia oscura

Los científicos sugieren que agujeros negros diminutos, del tamaño de un átomo, pero con la masa de un asteroide, podrían pasar por el interior del sistema solar aproximadamente una vez por década. Estos objetos enigmáticos, conocidos como agujeros negros primordiales, podrían explicar el misterio de la materia oscura, que se cree domina el Universo.

Según un nuevo estudio publicado en la revista Physical Review D, si un agujero negro de este tipo pasara cerca de la Luna o Marte, los científicos podrían detectarlo. Los agujeros negros primordiales, en teoría, podrían haber surgido inmediatamente después del nacimiento del Universo, cuando el cosmos, según se cree, se expandió a una velocidad enorme en una fracción de segundo.

Durante esta expansión, las diminutas fluctuaciones cuánticas de la densidad del espacio aumentaron, y algunas áreas podrían haber sido tan densas que colapsaron en agujeros negros, dispersos por todo el cosmos. Si la materia oscura se explica por este fenómeno, su masa más probable, según algunas teorías, oscila entre 10^17 y 10^23 gramos.

Sarah R. Geller, física teórica del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y coautora del estudio, explica : "Cuando un agujero negro pasa cerca, el planeta comienza a oscilar. Las oscilaciones aumentarán durante varios años, pero finalmente se amortiguarán y se reducirán a cero".

Tung H. Tran, estudiante del MIT, desarrolló un modelo informático del sistema solar para ver cómo cambiaría la distancia entre la Tierra y los objetos cercanos tras el paso de un agujero negro. Según sus conclusiones, el efecto será más notable en Marte, cuya distancia conocemos con una precisión de hasta 10 centímetros, ya que enviamos regularmente numerosas sondas y módulos de aterrizaje al planeta rojo.

"Hemos descubierto que en tres años la señal crecerá hasta 1-3 metros", dice Tran. "Esto está muy por encima del umbral de precisión que podemos medir".

Si los científicos detectan tal perturbación, tendrán que determinar si fue causada por un agujero negro o por un asteroide común. Rastrear la naturaleza de las oscilaciones en el tiempo podría permitir trazar la trayectoria del objeto y predecir hacia dónde se dirige en el futuro. Si el objeto resulta ser un asteroide, los telescopios podrán verlo. Además, la mayoría de los asteroides provienen del sistema solar y, por lo tanto, giran en el mismo plano que los planetas. Un agujero negro primordial, en cambio, vendría de lejos y probablemente tendría una trayectoria diferente a la de un asteroide.

Otro método potencial para buscar agujeros negros primordiales en el sistema solar es analizar datos más detallados sobre los propios asteroides, especialmente el asteroide Bennu, que está siendo rastreado con gran precisión por la actual misión espacial OSIRIS-REx .

Los agujeros negros primordiales se están convirtiendo en una solución cada vez más atractiva para el enigma de la materia oscura, una forma invisible de masa que los físicos creen que constituye la mayor parte de la materia en el Universo. Durante mucho tiempo, los físicos pensaron que la materia oscura probablemente tomaba la forma de las llamadas partículas masivas de interacción débil (WIMP). Sin embargo, los experimentos de muchos años destinados a detectar estas partículas no han dado resultados.

Cada vez más físicos llegan a la conclusión de que la materia oscura podría interactuar con la materia ordinaria solo a través de la gravedad. Esto la distingue de las WIMP, que se pensaba que podían interactuar con la materia ordinaria también a través de la interacción nuclear débil. Si la materia oscura realmente consiste en agujeros negros primordiales, su presencia solo podrá detectarse por el efecto gravitatorio que producen.

En el mismo número de Physical Review D , un grupo independiente de investigadores publicó un artículo sobre la búsqueda de señales de agujeros negros primordiales que pasan cerca de la Tierra. Sus modelos mostraron que dichas señales podrían ser detectadas en los datos orbitales de los Sistemas Globales de Navegación por Satélite, así como en gravímetros que miden las variaciones del campo gravitatorio de nuestro planeta.

David I. Kaiser, del MIT, coautor del estudio sobre la medición de la distancia entre la Tierra y Marte, señala que estos dos trabajos se complementan muy bien.

Aunque los agujeros negros microscópicos pueden pasar relativamente cerca, las probabilidades de que uno de ellos atraviese el cuerpo humano son increíblemente pequeñas. Sin embargo, si esto ocurriera, las consecuencias serían catastróficas: un diminuto agujero negro, al pasar por el cuerpo, atraería todo hacia sí, provocando una compresión letal de las células. Aunque, lo más probable es que su diminuto volumen impidiera la destrucción total del organismo.