Hace casi 14.000 millones de años, al comienzo mismo del Big Bang (la colosal “explosión” con la que nació el universo), una misteriosa energía impulsó una expansión exponencial del universo naciente y produjo toda la materia conocida, según la teoría inflacionaria del universo, la más aceptada. Esa antigua energía compartía características clave con la actual energía oscura, que es uno de los mayores misterios de la ciencia, ya que nadie sabe qué es.
En un nuevo estudio, se ha examinado la posibilidad de que la energía oscura sea una consecuencia de la creación de agujeros negros.
El estudio es obra de un equipo integrado, entre otros, por Kevin Croker, de la Universidad Estatal de Arizona en la ciudad de Tempe, Gregory Tarlé, de la Universidad de Michigan, y Duncan Farrah, de la Universidad de Hawái, en Estados Unidos las tres instituciones.
Si nos hacemos la pregunta “¿En qué parte del universo actual existe una gravedad tan fuerte como la del principio del universo?”, la respuesta es: en el centro de cada agujero negro. Se puede considerar que en el caso de un agujero negro lo que ocurrió durante la inflación transcurre a la inversa. Y esto lleva a plantearse la fascinante posibilidad de que la materia de una estrella masiva vuelva a convertirse en energía oscura durante el colapso gravitatorio en el que se transforma en agujero negro. Esa transformación sería como un pequeño Big Bang reproducido a la inversa, tal como explica Tarlé.
En el nuevo estudio, Croker, Tarlé y sus colegas aportan indicios adicionales de esa posibilidad, a partir de datos recogidos por el instrumento DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). DESI está formado por 5.000 “ojos” robóticos montados en el telescopio Mayall del Observatorio Nacional de Kitt Peak (Estados Unidos).
Si los agujeros negros tienen energía oscura, pueden hacer que la expansión del universo se acelere, en palabras de Croker. “No podemos obtener los detalles de cómo está ocurriendo, pero podemos ver indicios de que está ocurriendo”.
Los datos del primer año del estudio quinquenal previsto para el DESI muestran indicios sólidos de que la densidad de la energía oscura aumentó con el paso del tiempo. Los autores del estudio argumentan que esto proporciona una pista convincente que apoya esa idea de lo que es la energía oscura, porque ese aumento en el tiempo coincide con el ritmo en que la cantidad de agujeros negros y su masa han venido aumentando con el paso del tiempo.
Imagen captada por el telescopio espacial Webb de un sector del universo tal como era hace 11.000 millones de años. En esta zona estaban formándose muchas estrellas por aquel entonces, y algunas de las de mayor masa y vida más breve estaban ya convirtiéndose en agujeros negros, o sea, según la nueva hipótesis, transformando materia en energía oscura. (Foto: NASA, ESA, CSA, Maria Polletta (INAF), Hervé Dole (Paris), Brenda Frye (UofA), Jordan C. J. D'Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU). CC BY)
Para buscar indicios de la relación entre energía oscura y agujeros negros, el equipo se valió de decenas de millones de galaxias lejanas medidas por el DESI. El instrumento observa a una distancia de miles de millones de años-luz (y, por tanto, miles de millones de años en el pasado) y recolecta datos que pueden utilizarse para determinar con gran precisión a qué velocidad se expande el universo. A su vez, estos datos pueden utilizarse para inferir cómo está cambiando la cantidad de energía oscura con el paso del tiempo.
El equipo comparó estos datos con la cantidad de agujeros negros que se formaban al morir grandes estrellas durante la historia del universo.
Los investigadores comprobaron que los dos fenómenos son coherentes entre sí: a medida que se formaban nuevos agujeros negros con la muerte de estrellas masivas, la cantidad de energía oscura en el universo aumentaba en la misma proporción. “Esto hace más plausible que los agujeros negros sean la fuente de la energía oscura”, subraya Farrah. NCYT
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