Cuál es el origen de los agujeros negros y cómo se relaciona esa pregunta con otro misterio, la naturaleza de la materia oscura
La materia oscura comprende la mayor parte de la materia del Universo, pero su naturaleza sigue siendo desconocida.
En los últimos años, el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) ha identificado múltiples detecciones de ondas gravitacionales de la fusión de agujeros negros, que se conmemoró con el Premio Nobel de Física 2017 a Kip Thorne, Barry Barish y Rainer Weiss. Se celebró una confirmación definitiva de la existencia de agujeros negros con el Premio Nobel de Física 2020 otorgado a Andrea Ghez, Reinhard Genzel y Roger Penrose. La comprensión del origen de los agujeros negros se ha convertido, por tanto, en un tema central de la física.
Sorprendentemente, LIGO ha observado recientemente un candidato a agujero negro de 2.6 masas solares (evento GW190814, informado en Astrophysical Journal Letters 896 (2020) 2, L44). Suponiendo que se trata de un agujero negro y no de una estrella de neutrones inusualmente masiva, ¿de dónde viene?
Los agujeros negros de masa solar son particularmente intrigantes, ya que no se esperan de la astrofísica convencional de evolución estelar. Estos agujeros negros pueden surgir en el Universo temprano (agujeros negros primordiales) o ser "transmutados" de las estrellas de neutrones existentes. Algunos agujeros negros podrían haberse formado en el universo temprano mucho antes de que se formaran las estrellas y las galaxias. Estos agujeros negros primordiales podrían constituir una parte o la totalidad de la materia oscura. Si una estrella de neutrones captura un agujero negro primordial, el agujero negro consume la estrella de neutrones desde el interior, convirtiéndola en un agujero negro de masa solar. Este proceso puede producir una población de agujeros negros de masa solar, independientemente de cuán pequeños sean los agujeros negros primordiales. Otras formas de materia oscura pueden acumularse dentro de una estrella de neutrones provocando su eventual colapso en un agujero negro de masa solar.
Un nuevo estudio, publicado en Physical Review Letters , avanza una prueba decisiva para investigar el origen de los agujeros negros de masa solar. Este trabajo fue dirigido por el becario del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo (Kavli IPMU) Volodymyr Takhistov y el equipo internacional incluyó a George M. Fuller, Profesor Distinguido de Física y Director del Centro de Astrofísica y Ciencias Espaciales de la Universidad. de California, San Diego, así como Alexander Kusenko, profesor de Física y Astronomía en la Universidad de California, Los Ángeles y científico sénior visitante de Kavli IPMU.
Como analiza el estudio, los agujeros negros de masa solar "transmutados" que quedan de las estrellas de neutrones que son devoradas por la materia oscura (ya sean pequeños agujeros negros primordiales o acumulación de partículas de materia oscura) deberían seguir la distribución de masa de las estrellas de neutrones anfitrionas originales. Dado que se espera que la distribución de masa de la estrella de neutrones alcance un pico de alrededor de 1,5 masas solares, es poco probable que los agujeros negros de masa solar más pesados se hayan originado a partir de la materia oscura que interactúa con las estrellas de neutrones. Esto sugiere que eventos como el candidato detectado por LIGO, si de hecho constituyen agujeros negros, podrían tener un origen primordial en el Universo temprano y, por lo tanto, afectar drásticamente nuestra comprensión de la astronomía. Las observaciones futuras utilizarán esta prueba para investigar e identificar el origen de los agujeros negros.
Anteriormente (ver Fuller, Kusenko, Takhistov, Physical Review Letters 119 (2017) 6, 061101), el mismo equipo internacional de investigadores también demostró que la interrupción de las estrellas de neutrones por pequeños agujeros negros primordiales puede conducir a una rica variedad de firmas de observación y puede ayúdenos a comprender acertijos astronómicos de larga data como el origen de elementos pesados (por ejemplo, oro y uranio) y el exceso de rayos gamma de 511 keV observado desde el centro de nuestra galaxia.
Fecha actualización el 2021-03-11. Fecha publicación el 2021-03-11. Categoría: Noticias de Astronomia. Autor: Oscar olg Mapa del sitio Fuente: sciencedaily