¿Está el Universo repleto de «universos bebé»?

By 11/01/2021 Portal

En sus primeros instantes de existencia, el Universo pudo engendrar un gran número de universos paralelos, que nosotros veríamos como agujeros negros primordiales

Poco después del Big Bang, y mucho tiempo antes de que se formaran las primeras estrellas y galaxias, en el Universo podría haber surgido toda una legión de pequeños agujeros negros, una extraña familia que los científicos llaman «agujeros negros primordiales».

Nadie ha conseguido aún descubrir uno de esos objetos, que por ahora son teóricos, pero lo mismo sucedió con los agujeros negros en general, que finalmente pudieron ser observados solo muchos años después de que se postulara su existencia.

Ahora, en un estudio llevado a cabo por investigadores del Instituto Kavli para la Física y las Matemáticas del Universo y recién publicado en Physical Review Letters, los científicos explican cómo se podrían buscar señales que revelen la presencia de esos agujeros negros primordiales. Descubrirlos podría poner punto y final a algunos de los grandes misterios aún sin resolver, e incluso mostrar que, durante su infancia, nuestro Universo engendró un gran número de otros «Universos bebé».

Los agujeros negros primordiales podrían dar cuenta de la totalidad, o por lo menos de una buena parte, de la materia oscura, ese otro tipo de materia que sabemos que está ahí fuera pero que no podemos detectar, ya que no emite ninguna radiación que pueda ser registrada por nuestros telescopios. También podrían ser responsables de algunas de las señales de ondas gravitacionales que los astrónomos están detectando durante los últimos años, y muchos creen que podrían ser, además, las «semillas» a partir de las que se forman los enormes agujeros negros supermasivos, con masas de hasta miles de millones de soles, que se encuentran en los centros de la mayor parte de las galaxias.

Otros investigadores, por último, piensan que los agujeros negros primordiales juegan un importante papel en la síntesis de elementos pesados, esos que no se pueden formar en el interior de los hornos de fusión de las estrellas y que se crearían «de golpe» durante sus colisiones con estrellas de neutrones.

Para saber más sobre los agujeros negros primordiales, el equipo de investigadores (formado por astrónomos, cosmólogos y físicos de partículas) examinó el Universo temprano en busca de pistas. El Universo primitivo, de hecho, era tan denso que cualquier fluctuación en la densidad de la materia de más del 50% sería suficiente para crear un agujero negro. Se sabe, por ejemplo, que fluctuaciones más pequeñas dieron lugar a las semillas de las galaxias.

Universos bebé
Pero la posibilidad más emocionante es que los agujeros negros primordiales podrían ser la forma en que nosotros, desde fuera, vemos la multitud de «universos bebés» surgidos durante la inflación, un periodo de rápida expansión que se cree que es responsable de sembrar las estructuras que vemos hoy, como galaxias o cúmulos de galaxias. Los investigadores creen que durante la inflación, todos esos universos bebés se «ramificaron» de nuestro propio Universo.

Los universos bebé más pequeños tenderían a colapsar, y la gran cantidad de energía liberada en un pequeño volumen de espacio llevaría a la formación de agujeros negros. Pero a los universos bebé algo más grandes les aguardaría un destino muy diferente. En efecto, si su tamaño superara un punto crítico, la teoría de la gravedad de Einstein permite que el universo bebé exista en un estado que parece ser diferente para un observador que se encuentre en su interior y otro que esté en el exterior. El observador interno, en efecto, lo percibiría como un universo en expansión, mientras que el externo (nosotros) lo veríamos como un agujero negro.

En cualquier caso, los universos bebé, tanto grandes como pequeños, serían vistos por nosotros como agujeros negros primordiales, ocultando su verdadera naturaleza y estructura tras sus horizontes de sucesos, el límite que, una vez superado, no permite que nada, ni siquiera la luz, pueda escapar del agujero negro. Dicho de otra forma, nuestro Universo podría, en realidad, ser un «multiverso», lleno de universos en expansión que nosotros veríamos como agujeros negros primordiales.

¿Cómo localizarlos?
El problema, como se ha dicho, es cómo localizar esos agujeros negros primordiales. En su artículo, los investigadores describen un escenario novedoso para la formación de tales agujeros negros, y muestran que los que contienen otros universos se podrían localizar utilizando la Hyper Suprime Cam (HSC) del telescopio Subaru, una gigantesca cámara digital instalada a 4.200 metros de altitud, en la cumbre del monte Mauna Kea, en Hawái.

¿Pero cómo podría esa cámara obtener pruebas del multiverso? A diferencia de los instrumentos de otros telescopios, el HSC tiene una capacidad única para obtener, cada pocos minutos, imágenes de Andrómeda, la gran galaxia vecina de la Vía Láctea. Y si un agujero negro pasara a través de nuestra línea de visión directa hacia una de sus estrellas, su gravedad curvaría sus rayos de luz y haría que la estrella en cuestión pareciera más brillante durante un corto espacio de tiempo. La duración del brillo de la estrella permitiría a los astrónomos calcular la masa del agujero negro.

El HSC, además, permite observar simultáneamente más de cien millones de estrellas, lo que aumenta mucho las posibilidades de observar algún agujero negro primordial cruzando una de las líneas de visión.

Lo cierto es que ya existe un primer candidato. Las primeras observaciones del HSC, en efecto, ya han informado de un evento muy intrigante y que resulta consistente con un agujero negro primordial del multiverso, con una masa comparable a la de la Luna. Animado por esta primera pista, el equipo de investigadores está llevando a cabo una nueva ronda de observaciones que permita obtener pruebas definitivas de la existencia de esos misteriosos objetos.