A través de esta investigación se busca determinar la incidencia de
los agujeros negros primordiales en la formación de materia oscura y si es factible
que se formen estrellas.
La joven astrónoma Catalina Casanueva, integrante del Centro de
Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), publicó un interesante estudio sobre
agujeros negros primordiales y su vinculación con la materia oscura en la
destacada revista EDP Sciences.
Ella es candidata a doctorado en astrofísica y forma parte del equipo
de Patricia Tissera, Investigadora Principal del área de Cosmología y Formación
de Galaxias del CATA.
Este estudio permite explorar los agujeros negros primordiales, cuya
existen aún no está confirmada, y su posible influencia en la evolución del
universo. Estos objetos son candidatos teóricos a la materia oscura, y su
estudio profundiza nuestra comprensión tanto de ésta, como de la formación y
evolución cósmica.
Estos solo pueden formar una fracción muy pequeña de la materia
oscura. Si fueran una parte significativa, alterarían drásticamente la
formación de estrellas y galaxias.
“Los agujeros negros primordiales no se forman por la muerte de una
estrella, sino que se originan en el universo temprano, debido a las
condiciones extremadamente densas y energéticas de esa época. Durante los
primeros momentos, después del Big Bang, las fluctuaciones de densidad en el
universo eran tan intensas que algunas regiones pudieron colapsar bajo su
propia gravedad, formando estos agujeros negros.
Son relevantes porque son
candidatos a materia oscura, que constituye aproximadamente el 85% de la
materia del universo y determinar la naturaleza de la materia oscura es uno de
los mayores misterios de la astrofísica actual.”, explica Catalina Casanueva.
En su paper se establece que lograron poner una restricción en la
cantidad de materia oscura que podría estar compuesta por agujeros negros primordiales
de una masa específica y crearon un modelo para simular cómo afectaría la
presencia de éstos en el gas de la galaxia. A través de eso determinar si es factible que
se formen estrellas o no, según el modelo ocupado.
Partieron de la base que agujeros muy masivos podrían generar mucha
energía, calentar demasiado gas e inhibir la formación estelar. Ahora, al
considerar agujeros muy pequeños, 10^{-12} masas solares, se tenía la idea de
que no afectaría tanto, lo que justamente terminó resultando, pero a nivel
intermedio no había mayores antecedentes.
Como el candidato que estudiaron fue un agujero negro de 33 masas
solares, que coinciden con una observación de un Merger de agujeros negros observable
a través de ondas gravitacionales, quisieron ver si era factible que existieran
galaxias y así ir estableciendo los límites.
“Hay astrónomos que imponen límites a la existencia de agujeros negros
primordiales mediante observaciones, como a través del efecto de lente
gravitacional. Sin embargo, nosotros nos enfocamos en estudiar los inicios del
universo usando simulaciones.
Estas nos permiten recrear las condiciones
extremas del universo temprano y estudiar cómo los agujeros negros primordiales
podrían haber afectado el gas y la formación de galaxias en esas etapas. Este
tipo de análisis no se puede realizar con métodos observacionales debido a las
enormes distancias y tiempos involucrados.
A través de simulaciones, podemos
explorar escenarios teóricos y entender mejor la influencia potencial de los
agujeros negros primordiales en la evolución del universo, proporcionando una
visión más completa de su impacto en la formación y desarrollo de estructuras
cósmicas.”, agrega Catalina Casanueva, al desglosar el estudio publicado en EDP
Sciences.
Como conclusión, al desarrollar este modelo, hicieron testeos y
determinaron para distintas masas de agujeros negros cuál sería la máxima
fracción de materia oscura que podrían componer. Los de 1 masa solar no pueden constituir más
del 1% de la materia oscura. Los de 33 y 100 masas solares no pueden constituir
más del 0.1%.
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| Catalina Casanueva |
Nuevos pasos
Ahora este modelo lo van a implementar en GADGET y generar
simulaciones para abrir opciones de estudio a otros investigadores. También están viendo temas
relativos a los agujeros negros primordiales, como el fondo de radiación que
emiten.
Asimismo, Catalina Casanueva resaltó la importancia de participar
dentro del equipo del área de Cosmología y Formación de Galaxias, del CATA,
junto a Patricia Tissera.
“Es muy gratificante trabajar junto a grandes investigadores,
participar de workshop donde exponer e intercambiar visiones con otros
astrónomos, los que nos permite avanzar en estudios como éste de los agujeros
negros primordiales”, concluye Catalina.
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