Podríamos ver estallar un miniagujero negro de dos centímetros dentro de varios años

Hoy en día, los agujeros negros se forman cuando una estrella masiva agota su combustible nuclear y se derrumba sobre sí misma, o cuando astros de gran masa se fusionan entre ellos. Sin embargo, se sospecha que en los primeros y caóticos instantes de existencia del universo pudieron formarse mediante un proceso exótico agujeros negros mucho más pequeños que los que hoy se forman. La masa de algunos de esos hipotéticos miniagujeros negros primigenios podría ser similar a la de la Tierra.

Los agujeros negros más pequeños que se forman hoy en día a partir de una estrella requieren que esta tenga una masa de al menos ocho veces la de nuestro Sol. Las estrellas más ligeras solo pueden convertirse en enanas blancas o en estrellas de neutrones.

Las peculiares condiciones reinantes en el universo durante su primer segundo de existencia pudieron permitir la formación de agujeros negros mucho más ligeros que los que hoy son posibles. Según algunas teorías, muchos de esos miniagujeros negros primigenios pudieron formarse menos de un segundo después del Big Bang, la colosal “explosión” con la que el universo nació hace unos 13.800 millones de años.

Uno de estos miniagujeros negros que tuviera una masa como la de la Tierra poseería a su alrededor un horizonte de sucesos (la “piel” del agujero negro o el punto de no retorno para todo objeto que la cruce) con un diámetro de un par de centímetros como mucho. Dicho de modo simple, un agujero negro con esa masa tendría el tamaño de una canica.

Recreación artística de miniagujeros negros primigenios. (Ilustración: NASA's Goddard Space Flight Center)

Los agujeros negros primigenios, al igual que los agujeros negros estándar, son tan enormemente densos que nada puede escapar del interior de ellos, ni siquiera la luz, por eso son negros. Sin embargo, su masa mucho menor que la de los agujeros negros que hemos observado hasta ahora podría marcar una diferencia fundamental con respecto a estos últimos en lo que se refiere a su estabilidad a largo y medio plazo. Una teoría, propuesta en su día por el físico Stephen Hawking, establece que los agujeros negros tienen una temperatura y podrían, en teoría, emitir partículas lentamente a través de lo que ahora se conoce como “radiación de Hawking” si se calentaran lo suficiente. Eso haría que, poco a poco, los agujeros negros se “evaporasen” perdiendo masa, aunque el tiempo necesario para que un agujero convencional se quede sin masa por este proceso y por no poder reponerla tragando materia de su entorno, es descomunal.

Sin embargo, la estabilidad de los agujeros primigenios sería muy inferior a la de los normales. En teoría, cuanto más ligero sea un agujero negro, más caliente está y más partículas emite. A medida que los agujeros negros primigenios se van evaporando, se vuelven cada vez más ligeros y, por lo tanto, se ponen más calientes, emitiendo aún más radiación, en un proceso descontrolado de realimentación que culmina con una explosión en la cual el agujero negro desaparece.

Esta parte final del proceso podría ser detectada y su naturaleza identificada mediante telescopios actuales, según la conclusión a la que se ha llegado en un nuevo estudio, a cargo de un equipo integrado, entre otros, por Michael Baker y Joaquim Iguaz Juan, de la Universidad de Massachusetts en Amherst, Estados Unidos.

En el estudio también se ha realizado un cálculo estadístico acerca de la probabilidad de que alguno de esos hipotéticos miniagujeros negros primigenios que esté lo bastante cerca de la Tierra llegue al final de su vida en el futuro, y el resultado es que hay una probabilidad de más del 90% de que una de tales explosiones terminales de agujero negro primigenio pueda ser captada en los próximos diez años, mediante los telescopios actuales o inminentes más adecuados en el espacio y en la superficie terrestre, si se sabe bien qué hay que mirar.

“Ahora sabemos cómo observar esta radiación de Hawking”, argumenta Joaquim Iguaz Juan. “Podemos captarla con telescopios ya existentes, y debido a que los únicos agujeros negros que pueden explotar hoy o en un futuro cercano son miniagujeros negros primigenios, sabemos que si vemos esa señal de radiación de Hawking, estamos viendo la explosión de un miniagujero negro primigenio”.

Según los autores del nuevo estudio, captar con suficiente nivel de detalle una explosión cósmica de este tipo revolucionaría la física y podría reescribir la historia del universo. La explosión nos daría un catálogo definitivo de todas las partículas subatómicas que existen, incluidas las ya observadas, como el electrón, los quarks y el bosón de Higgs; las que solo se conocen de forma teórica, como las partículas de materia oscura; e incluso todas aquellas que puedan existir y que sean de todo desconocidas para la ciencia.

Si, tal como algunas teorías contemplan, la explosión de un agujero negro al evaporarse puede ser, en cierto modo, como un Big Bang, ese catálogo completo de todas las clases de partículas subatómicas existentes podría finalmente responder a una de las preguntas existenciales más antiguas que viene haciéndose la humanidad: ¿de dónde proviene todo lo que existe? Y, más específicamente: ¿qué había antes del Big Bang?

El estudio se titula “Could We Observe an Exploding Black Hole in the Near Future?”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)