Hawking se equivocaba: la materia oscura no está hecha de agujeros negros microscópicos
Una nueva investigación pone a prueba, y descarta, una de las teorías más especulativas del genial físico británico
Los genios también se equivocan , y el físico Stephen Hawking , fallecido el 14 de marzo del pasado año, no fue una excepción a esa regla. Así lo ha demostrado el trabajo de un equipo internacional de investigadores, que ha puesto a prueba una de las teorías más especulativas del genial físico británico: que la materia oscura está formada, en su mayor parte, por diminutos agujeros negros primordiales, menores de una décima de milímetro, surgidos en el momento del Big Bang . Hawking, según los investigadores, no tenía razón esta vez. Los detalles del estudio se acaban de publicar en Nature Astronomy .
Los científicos saben bien que existe en el Universo «otro tipo» de materia, nunca vista hasta ahora porque no emite ninguna clase de radiación. Se trata de la materia oscura , de la que sí sabemos que es cinco veces más abundante que la materia ordinaria (la que forma todos los planetas, estrellas y galaxias que podemos ver), y que es sensible a la gravedad. Sin materia oscura, las estrellas que forman la Vía Láctea y las demás galaxias no podrían mantenerse unidas y se dispersarían por el espacio sin orden ni concierto.
Sin embargo, y para decepción de los científicos, todos los intentos hechos hasta ahora por detectar las partículas de las que se supone está hecha la materia oscura han fracasado, uno tras otro. Ni los laboratorios subterráneos, ni las observaciones a través de telescopios, ni tampoco los experimentos llevados a cabo en el mayor acelerador de partículas del mundo, el LHC (Large Hadron Collider) han conseguido arrancar a la materia oscura ni uno solo de sus secretos.
La hipótesis de los agujeros negros primordiales
Lo cual ha llevado a los físicos a considerar otra clase de explicaciones y teorías, entre ellas la formulada por Stephen Hawking en 1974, según la cual debería existir, desde el origen mismo del Universo, un enorme número de «agujeros negros primordiales», nacidos instantes después del Big Bang y que podrían constituir una gran parte de esa materia oscura que los científicos tratan inútilmente de descubrir.
Para su trabajo, los investigadores, del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo y procedentes de Japón, India y Estados Unidos, utilizaron el efecto de «lente gravitacional» para tratar de descubrir agujeros negros primordiales entre nuestra galaxia , la Vía Láctea, y su vecina más cercana, Andrómeda, a 2,5 millones de años luz de distancia.
La lente gravitacional , un efecto óptico sugerido por primera vez por Albert Einstein, se basa en el hecho de que los rayos de luz procedentes de objetos distantes se curvan cuando pasan cerca de objetos muy masivos, como podrían ser los agujeros negros primordiales, a causa de su gravedad, lo que deforma la imagen que observamos del objeto emisor. En los casos más extremos, esa curvatura de la luz hace que una estrella que está en el fondo de la imagen se vea mucho más brillante de lo que realmente es.
En este caso concreto, el efecto de lente gravitacional necesitaba una estrella emisora de luz en la galaxia de Andrómeda, un observador en la Tierra y un agujero negro primordial perfectamente alineado, que se encontrara justo entre ambos y que curvara la luz de la estrella para producir el efecto. Un cúmulo de circunstancias que no se producen fácilmente.
En busca de la lente gravitacional
Por eso, y para maximizar las posibilidades de captar un evento de esas características, Mashiro Takada, Hiroko Niikura, Naoki Yasuda y el resto del equipo de científicos decidieron utilizar la cámara Hyper Suprime-Cam del telescopio Subaru, en Hawái, un instrumento capaz de capturar la imagen completa de la galaxia de Andrómeda en una sola toma. Después, y teniendo en cuenta la velocidad a la que se espera que los agujeros negros primordiales se muevan por el espacio interestelar, el equipo tomó numerosas imágenes consecutivas con la esperanza de captar el parpadeo de una estrella mientras se ilumina (en periodos que pueden ir de minutos a horas) debido al efecto de lente gravitacional .
A partir de 190 imágenes consecutivas de Andrómeda tomadas a lo largo de siete horas durante una noche despejada, el equipo revisó los datos en busca de posibles eventos de lentes gravitacionales. Si realmente la materia oscura estuviera hecha de agujeros negros primordiales de una masa, digamos, más o menos equivalente a la de la Luna, los investigadores habrían tenido que registrar por lo menos 1.000 eventos.
Pero tras los análisis más cuidadosos apenas si fueron capaces de identificar un único caso. Los resultados del trabajo, pues, mostraron que los agujeros negros primordiales apenas si podrían aportar, como máximo, el 0,1% de la masa total de materia oscura . Por lo que es muy poco probable que esa teoría sea cierta. Habría resultado muy interesante conocer la opinión del propio Hawking al respecto...
El siguiente paso será desarrollar aún más su trabajo con Andrómeda. De hecho, a partir de ahora el equipo se dedicará a descubrir si, tal y como sugiere una nueva teoría, los agujeros negros binarios descubiertos por el detector de ondas gravitacionales LIGO son, en realidad, agujeros negros primordiales.
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