La hipótesis que vuelve a ganar fuerza entre los científicos: la materia oscura podrían ser agujeros negros primordiales

Ya hemos platicado que existen mediciones que respaldan que el Universo fabricó agujeros negros, antes de las primeras estrellas. Son los llamados agujeros negros primordiales, que habrían surgido durante las primeras fracciones de segundo posteriores al Big Bang.

En esa etapa, el cosmos era un plasma extremadamente caliente y denso en rápida expansión. Aunque su distribución general era uniforme, existían pequeñas fluctuaciones de densidad, una especie de “grumos” con una cantidad de materia y energía ligeramente mayor que los alrededores.

La mayoría de esas irregularidades se diluyó conforme el Universo se expandía, pero algunas perturbaciones pudieron sobrevivir y vencer la presión de la radiación. Posteriormente, la gravedad las habría comprimido formando un horizonte de sucesos, sin necesidad de una estrella.

Esta posibilidad produce un intervalo amplio desde agujeros negros diminutos, con masas comparables a montañas o asteroides, hasta cuerpos equivalentes a estrellas. Su horizonte podría ser microscópico, aunque su gravedad correspondería a toda la masa concentrada en ese espacio.

Un origen anterior a las estrellas

Los modelos más estudiados relacionan el nacimiento de estos objetos con fluctuaciones generadas durante la inflación, la breve expansión acelerada que precedió al Universo actual. Si algunas perturbaciones fueron mucho mayores en escalas del fondo cósmico, pudieron colapsar al reingresar en el horizonte.

Otras propuestas vinculan su formación con transiciones de fase, defectos topológicos o cambios en la presión del plasma primordial. Todos estos mecanismos requieren condiciones precisas, porque demasiados agujeros negros, o una masa mal distribuida, entrarían en conflicto con observaciones actuales.

A diferencia de los agujeros negros estelares, pudieron aparecer antes de la nucleosíntesis, cuando todavía no existían núcleos atómicos estables. Por ello, su contribución no estaría limitada de la misma forma que la materia ordinaria compuesta por protones y neutrones en el balance cosmológico.

Es justamente por esa característica que son buenos candidatos para ser materia oscura. No emitirían luz, serían estables si su masa fuera suficiente y se moverían principalmente bajo la acción de la gravedad, reproduciendo varias propiedades atribuidas al componente “invisible” que rodea las galaxias a gran escala.

La ventana que todavía permanece abierta

Sin embargo, observaciones actuales descartan que cualquier población de agujeros negros pueda explicar la materia oscura. Por ejemplo, los objetos demasiado ligeros perderían masa mediante radiación de Hawking, generando partículas y rayos gamma. Lo cierto es que la cantidad requerida no se ha detectado aún.

Los más pesados también dejarían señales detectables al generar lentes gravitacionales que alterarían cúmulos estelares, atraerían gas y modificarían el fondo cósmico de microondas; sin embargo, no hemos encontrado ninguno de esos efectos hasta el día de hoy.

Si bien los tipos que conocemos están restringidos a los de tamaño planetario, estelar y supermasivos, existen los de masas asteroidales, de entre 10¹⁷ y 10²² gramos. En ese intervalo, los podrían representar toda la materia oscura sin contradecir las restricciones cosmológicas.

Todo depende de cómo estén distribuidas sus masas, mientras que los cálculos suponen que todos los objetos pesan lo mismo, los mecanismos reales producirían poblaciones extendidas y entonces al existir masas diferentes, algunas restricciones observacionales se reducirían considerablemente.

En busca de las huellas

Una de las principales estrategias de búsqueda es la microlente gravitacional que aparece cuando un objeto compacto cruza frente a una estrella, desviando y amplificando temporalmente la luz de la estrella. Es ahí que agujeros negros pequeños producirían destellos breves.

Para investigar masas tan pequeñas, se ha propuesto observar púlsares de rayos X, cuyas regiones emisoras son pequeñas y cuyos fotones sufren menos efectos de difracción. Un agujero negro que atravesara la línea de visión podría generar un aumento fugaz del brillo, para este fin se necesitarían cámaras rápidas y observaciones continuas.

Los detectores actuales de ondas gravitacionales buscan otra firma en las fusiones de objetos con masas inferiores a la del Sol. Aunque estos sistemas son difíciles de producir mediante evolución estelar convencional y hasta ahora no se ha identificado una población significativa.

Se siguen examinando rayos gamma procedentes de la evaporación, perturbaciones en órbitas planetarias, alteraciones estelares y ondas gravitacionales generadas durante su formación. Pero… ningún método ha confirmado su existencia. Tal vez, juntos puedan confirmar la hipótesis o descubrir, en esa oscuridad, una luz al final del túnel.