Posible detección de un miniagujero negro primigenio

Recientemente, hablábamos en NCYT de Amazings de un estudio que planteaba la posibilidad de detectar en un futuro cercano la existencia de algún agujero negro primigenio, una clase hipotética de agujeros negros con un tamaño tan pequeño como del orden de centímetros y una masa modesta (como la de la Tierra, por ejemplo), que habrían sido creados mediante un proceso exótico fracciones de segundo después de nacer el universo, y que podrían perder masa por un proceso también exótico hasta desaparecer en una explosión. Ahora, unos científicos creen haber detectado una huella de una explosión de esa clase.

La huella en cuestión es el paso por la Tierra de un neutrino cuyo nivel de energía fue altísimo, batiendo un récord.

Esta nueva investigación la han realizado Alexandra Klipfel y David Kaiser, ambos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos.

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. 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. Hay varias maneras en que esto podría hacerse. Una de ellas es la detección de neutrinos con una energía anormalmente alta, y ciertas características asociadas, que es el modo en que Klipfel y Kaiser lo han hecho.

Recreación artística de un miniagujero negro primigenio muy cerca de un planeta. (Ilustración: Jorge Munnshe para NCYT de Amazings)

El neutrino en cuestión fue detectado en febrero pasado, en el observatorio KM3NeT (Cubic Kilometer Neutrino Telescope). Fue el neutrino de mayor energía de entre todos los detectados hasta la fecha.

KM3NeT es un enorme detector subacuático de neutrinos, ubicado en el fondo del mar Mediterráneo, cuya ubicación es la idónea para silenciar los efectos de cualquier partícula que no sea un neutrino.

El análisis de la detección reveló que el neutrino en cuestión llegó con una energía de más de 100 petaelectronvoltios. Un petaelectronvoltio equivale a la energía de mil billones (millones de millones) de electronvoltios.

Esta es una energía increíblemente alta, mucho mayor que la máxima a la cual un acelerador de partículas hecho por el ser humano es capaz de acelerar partículas, tal como subraya Klipfel.

Un neutrino tan energético no encaja con las fuentes habituales emisoras de neutrinos.

Según los cálculos de Klipfel y Kaiser, ese neutrino podría encajar con lo que cabe esperar de esa exótica explosión en la que un miniagujero negro primigenio desaparece.

El estudio se titula “Ultrahigh-Energy Neutrinos from Primordial Black Holes”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)