Primordial diminuto, casi indetectable agujeros negros podría ser una de las misteriosas fuentes de masa que contribuye a materia oscura. Existen límites significativos para su vida útil en el espacio abierto, pero en los últimos años, los astrofísicos se han preguntado: ¿y si estos agujeros negros están en el núcleo de estrellas de neutrones?
Gradualmente, esos agujeros negros acrecentarían la estrella de neutrones y la devorarían desde dentro. Estos sistemas hipotéticos aún no se han verificado, pero un nuevo papel preimpreso, publicado en arXiv y aún sin ser revisado por pares, ha calculado cuánto tiempo tomaría esta devoración.
Esto, a su vez, podría usarse para analizar la población actual de estrellas de neutrones para restringir la naturaleza de los agujeros negros considerados como candidatos a materia oscura, ya sean primordiales, que se remontan a la Big Bang, o agujeros negros que se formaron dentro de estrellas de neutrones.
Aunque no sabemos qué es la materia oscura, es bastante fundamental para nuestra comprensión del Universo: simplemente no hay suficiente materia que podamos detectar directamente, materia normal, para dar cuenta de toda la gravedad. De hecho, hay tanta gravedad que los científicos han calculado que aproximadamente del 75 al 80 por ciento de toda la materia es oscura.
Hay una serie de partículas candidatas que podrían ser materia oscura. Los agujeros negros primordiales que se formaron justo después del Big Bang no son uno de los principales candidatos, porque si estuvieran por encima de cierta masa ya los habríamos notado; pero, por debajo de esa masa, se habrían evaporado mediante la emisión de Radiación de Hawking mucho antes ahora.
Los agujeros negros, sin embargo, son un candidato atractivo para la materia oscura: ellos también son extremadamente difícil de detectar si simplemente están en el espacio sin hacer nada. Entonces los astrónomos continúan buscándolos.
Una idea que se ha explorado recientemente es el agujero negro endoparásito. Hay dos escenarios para esto. Una es que los agujeros negros primordiales fueron capturados por estrellas de neutrones y se hunden hasta el núcleo. La otra es que las partículas de materia oscura se capturan dentro de una estrella de neutrones; si las condiciones son favorables, estos podrían juntarse y colapsar en un agujero negro.
Estos agujeros negros son pequeños, pero no lo seguirían siendo. Desde su acogedora posición, instalados dentro de la estrella de neutrones, estos pequeños agujeros negros parasitarían a su anfitrión.
El equipo de físicos del Bowdoin College y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign calculó la tasa de acreción, es decir, la tasa a la que el agujero negro devoraría la estrella de neutrones, para un rango de proporciones de masa de agujeros negros, de tres a nueve. órdenes de magnitud menos masivas que la estrella de neutrones huésped.
Las estrellas de neutrones tienen un límite de masa superior teórico de 2,3 veces la masa del Sol, por lo que las masas de los agujeros negros se extenderían hacia el rango de los planetas enanos.
Para una estrella de neutrones no giratoria que alberga un agujero negro que no gira, la acumulación sería esférica. Según las tasas de acreción calculadas por el equipo, agujeros negros tan pequeños como 10-21 veces la masa del Sol acumularía por completo una estrella de neutrones dentro de la vida útil del Universo.
Esto sugiere que los agujeros negros primordiales, desde el comienzo del Universo, habrían acumulado completamente sus estrellas de neutrones anfitrionas antes de ahora. Estas escalas de tiempo están en conflicto directo con las edades de las antiguas poblaciones de estrellas de neutrones, dijeron los investigadores.
«Como una aplicación importante, nuestros resultados corroboran argumentos que utilizan la existencia actual de poblaciones de estrellas de neutrones para restringir la contribución de los agujeros negros primordiales al contenido de materia oscura del Universo, o la de las partículas de materia oscura que pueden formar agujeros negros en el centro de las estrellas de neutrones después de haber sido capturadas «, escribieron en su papel.
Así que el resultado es otro golpe para los agujeros negros primordiales; pero no descarta por completo los agujeros negros endoparásitos. Si hay globos de partículas de materia oscura que flotan en el espacio y se absorben en estrellas de neutrones, podrían colapsarse en agujeros negros y convertir estrellas de neutrones en cosas de agujeros negros incluso mientras lee esta oración.
Y eso es increíble.
El artículo del equipo se ha publicado el arXiv.
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