Físicos revelan que estos extraños agujeros negros están devorando la Tierra desde dentro
Descubre los misterios de los agujeros negros primordiales PBH y su posible existencia oculta en planetas y asteroides.
Restos de agujeros negros primordiales podrían encontrarse en objetos cotidianos de la Tierra. Fuente: ChatGPT / Eugenio Fdz. - Cilindro con agujero
Eugenio M. Fernández Aguilar
Físico, escritor y divulgador científico. Director de Muy Interesante Digital
5.12.2024
Los agujeros negros primordiales PBH (por sus siglas en inglés) son restos cósmicos que podrían haberse formado en el universo temprano, mucho antes de la aparición de las estrellas y galaxias. Arqueología cósmica, podría llamarse. Estas pequeñas y densas entidades teóricamente podrían explicar algunos de los misterios más persistentes de la cosmología moderna, como la naturaleza de la materia oscura. Sin embargo, hasta ahora, la detección directa de estos objetos ha resultado esquiva.
Un estudio reciente de De-Chang Dai y Dejan Stojkovic plantea una perspectiva fascinante: los agujeros negros primordiales podrían estar ocultos dentro de planetas, asteroides, e incluso en objetos cotidianos aquí en la Tierra. Este trabajo publicado en Physics of the Dark Universe explica cómo estos objetos hipotéticos podrían capturar o consumir parcialmente cuerpos planetarios, dejando estructuras huecas o túneles microscópicos que serían detectables con técnicas actuales y accesibles.
Agujeros negros primordiales: origen y características principales
Los agujeros negros primordiales son un tipo hipotético de PBH que se formaron debido a fluctuaciones densas en el universo temprano. A diferencia de los agujeros negros convencionales, que surgen del colapso de estrellas masivas, los agujeros negros primordiales podrían tener masas diminutas, desde unas pocas toneladas hasta equivalentes a montañas terrestres. Esto los hace muy diferentes en comportamiento y efectos gravitatorios. Estos objetos además se formaron a causa de la extrema densidad que sufrió el universo al inicio de su expansión.
El estudio sugiere que estos objetos podrían actuar como "devoradores silenciosos", atrapando materiales a su alrededor o consumiendo núcleos líquidos en planetas y asteroides. Si uno de estos agujeros negros se encontrara dentro de un cuerpo planetario, podría formar una estructura hueca si el material externo es lo suficientemente resistente.
Los asteroides podrían albergar rastros de agujeros negros primordiales. Fuente: ChatGPT / Eugenio Fdz.
Evidencia en la Tierra y el sistema solar
En la Tierra, la búsqueda de microtúneles en rocas antiguas, vidrio o incluso edificios podría ofrecer evidencia indirecta de la presencia de agujeros negros primordiales. El artículo explica que si uno atraviésales objeto sólido dejaría un túnel delgado, proporcional a su radio de Schwarzschild, que sería visible bajo un microscopio óptico. Esta característica distintiva permitiría diferenciarlo de impactos de micrometeoritos, que suelen dejar cráteres en lugar de túneles.
En el sistema solar, asteroides como Bennu y Ryugu, que tienen densidades inusualmente bajas, también podrían ser candidatos para contener el rastro de agujeros negros primordiales. Aunque la explicación más probable de su baja densidad es su estructura de "pila de escombros", estos objetos abren nuevas oportunidades para observar asteroides que podrían haber sido transformados por la interacción con un agujero negro primordial. La estructura de "pila de escombros" hace referencia a asteroides que no son bloques sólidos, sino conglomerados de rocas, polvo y escombros unidos débilmente por la gravedad. Este tipo de estructura explica por qué algunos asteroides tienen una densidad más baja de lo esperado, ya que contienen muchos espacios vacíos en su interior.
¿Cómo se forman los planetas y asteroides huecos?
El estudio plantea tres escenarios posibles para la formación de planetas y asteroides huecos debido a la interacción con un agujero negro primordial (PBH):
A. El planeta puede formarse directamente alrededor de un pequeño PBH o capturarlo en su centro tras su formación inicial. Esto permite que el PBH quede encerrado en el núcleo del objeto celeste, comenzando su influencia.
B. Una vez capturado, el PBH comienza a absorber lentamente el núcleo central, que generalmente tiene mayor densidad que la capa externa. Si esta capa externa posee una resistencia compresiva lo suficientemente alta, puede mantenerse estructuralmente estable, creando un objeto hueco.
C. Si el núcleo líquido del objeto se solidifica antes de ser completamente absorbido por el PBH, quedará una cavidad vacía entre la capa exterior sólida y los restos del núcleo. Este proceso teórico podría explicar estructuras internas inusuales observadas en algunos asteroides.
Estos escenarios proporcionan un marco conceptual para investigar características peculiares en planetas y asteroides, como su posible composición hueca.
¿Cómo se forman los planetas y asteroides huecos? Fuente: Physics of the Dark UniverseLa física detrás de los planetas huecos
La posibilidad de planetas huecos es uno de los puntos más intrigantes del estudio. Los autores calcularon en su estudio la relación entre la densidad superficial y la tensión que puede soportar un material para determinar qué materiales podrían mantener una estructura hueca alrededor de un PBH. Materiales como el cuarzo, el hierro y el granito presentan propiedades físicas que podrían ser adecuadas. Sin embargo, la estabilidad de estos planetas huecos depende de varios factores, como el tamaño del agujero negro y la composición del núcleo consumido.
El modelo también predice que algunos cuerpos celestes más pequeños, como asteroides o lunas, tienen mayor probabilidad de mostrar estas características debido a sus núcleos más simples y la menor fuerza gravitacional que deben soportar. Esto hace que los objetos más pequeños sean ideales para buscar evidencia.
Túneles formados por agujeros negros primordiales en asteroides
El impacto de un agujero negro primordial (PBH) rápido contra un asteroide sólido puede generar túneles rectos dentro del objeto, según los investigadores. Este proceso se describe en tres etapas:A. Antes de la interacción, el PBH se aproxima al asteroide sólido, sin alterar aún su estructura.
B. Durante su paso a través del asteroide, el PBH crea un túnel recto cuya sección transversal es proporcional al radio de Schwarzschild del agujero negro. Este túnel puede ser extremadamente pequeño, pero su forma será precisa y uniforme debido a las propiedades del PBH.
Si la composición del asteroide es lo suficientemente resistente, este túnel no colapsará rápidamente, permaneciendo como una estructura detectable. Estos fenómenos podrían ser observados mediante el análisis de asteroides en el sistema solar, ofreciendo una evidencia indirecta de la interacción con PBHs.
Túneles formados por agujeros negros primordiales en asteroides. Fuente: Physics of the Dark UniverseCivilizaciones futuras y estructuras alrededor de agujeros negros
Otra perspectiva presentada por los investigadores es cómo las civilizaciones avanzadas podrían utilizar PBHs. Se podrían construir estructuras esféricas alrededor de agujeros negros pequeños para recolectar energía a través de la radiación de Hawking. Aunque la tecnología necesaria para esto está más allá de nuestras capacidades actuales, el artículo demuestra que es teóricamente posible. Los materiales más resistentes conocidos, como los nanotubos de carbono, podrían resistir las fuerzas gravitacionales a distancias adecuadas del horizonte de eventos.
Limitaciones y posibilidades futuras
Aunque los cálculos del estudio son prometedores, la probabilidad de encontrar PBHs mediante estas metodologías es baja. Los autores estiman que incluso en rocas de mil millones de años de antigüedad, la probabilidad de detectar un túnel sería extremadamente pequeña. Sin embargo, debido a los bajos costos y esfuerzos necesarios, argumentan que vale la pena explorar esta posibilidad.
El artículo menciona que la tecnología actual ya es suficiente para comenzar búsquedas preliminares. Un simple microscopio óptico puede ser suficiente para detectar túneles microscópicos en muestras antiguas. Este enfoque, aunque limitado, podría proporcionar pistas valiosas para futuras investigaciones.
Sarah Romero
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Referencias
De-Chang Dai, Dejan Stojkovic, "Searching for small primordial black holes in planets, asteroids and here on Earth", Physics of the Dark Universe, Volume 46, 2024, 101662, ISSN 2212-6864, https://doi.org/10.1016/j.dark.2024.101662.
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