Ciertos agujeros negros podrían estar alterando la órbita de la Tierra

Un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) se ha embarcado en un viaje para comprender los efectos potenciales de los agujeros negros primordiales (PBH por sus siglas, en inglés, Primordial Black Holes) en los cuerpos celestes de nuestro sistema solar. Y sus conclusiones apuntan a una alteración que se produciría una vez, al menos, cada década.

Pero, ¿qué es un agujero negro primordial?

Cuando el universo se encontraba en su infancia (es decir, era apenas una sopa densa y caliente de partículas) experimentó una rápida expansión conocida como inflación. Durante este período, los científicos teorizan que las fluctuaciones cuánticas podrían haberse magnificado a escalas macroscópicas, dando lugar a regiones lo suficientemente densas como para colapsar bajo su propia gravedad y formar agujeros negros. Estos agujeros negros que surgieron directamente del universo primitivo son lo que se denominan agujeros negros primordiales. 

Los agujeros negros primordiales son hipotéticos vacíos cósmicos que se cree que se formaron cuando regiones densas y calientes del espacio colapsaron en el segundo momento después del Big Bang. Y dado su particular origen, podrían ser tan ligeros como un pequeño asteroide o tan pesados como miles de soles; así, se prevé que los agujeros negros primordiales tengan masas que van desde una centésima parte de la masa de un clip hasta la de 100.000 soles, dependiendo de cuándo nacieron durante el intervalo de un segundo. Los más pequeños (con una masa equivalente a una montaña, por lo que, como vemos, estos agujeros negros pueden poseer masas mucho menores que la de nuestro Sol) pierden masa a un ritmo mucho mayor que sus compañeros más masivos y emiten la denominada radiación de Hawking hasta evaporarse por completo. Los más grandes seguirían acechando en el universo, invisibles para nuestros ojos al no emitir luz.

Hasta el momento, no hemos sido capaces de detectar agujeros negros primitivos.

Podrían alterar la órbita terrestre

El nuevo estudio se basa en la teoría de que el universo está lleno de PBH, lo que significa que los objetos tendrían que pasar por nuestra vecindad cósmica. Según el nuevo trabajo, publicado en el servidor de preimpresión arXiv y pendiente de revisión por pares, algunos de los agujeros negros más antiguos del universo pasan volando por el sistema solar al menos una vez cada década y hacen que los planetas y las lunas se tambaleen y se balanceen con el potencial de alterar la órbita de la Tierra y hacer que los planetas y las lunas cercanos a nosotros también oscilen.

Para explorar esta posibilidad, los investigadores construyeron una simulación detallada que abarca los ocho planetas del sistema solar, alrededor de 300 satélites planetarios, incluidas sus lunas, más de 1,3 millones de asteroides y casi 4.000 cometas. De la misma forma, este modelo también tuvo en cuenta la presencia hipotética de agujeros negros primordiales para evaluar su impacto.

Los resultados revelaron que incluso un pequeño agujero negro primordial con una masa comparable a la de un asteroide, podría inducir una ligera perturbación orbital si se encontrara a dos unidades astronómicas de nuestra estrella. Esta perturbación sería suficiente para desplazar varios metros las órbitas de los planetas y sus lunas aunque no tendría ninguna consecuencia directa ni para la Tierra ni el resto de vecinos del sistema solar.

Sin embargo, las implicaciones de este estudio van más allá de entender las interacciones dinámicas dentro de nuestro sistema solar, ya que se trata de un objetivo más ambicioso: conseguir una evidencia tangible de que la esquiva materia oscura existe de verdad (de la que los físicos estiman que compone alrededor del 85% de toda la materia con la que cuenta el universo).

Al medir cualquier perturbación gravitacional que altere la distancia de la Tierra a la Luna y examinar los cambios en otras relaciones orbitales dentro de nuestro sistema solar, los científicos esperan identificar la presencia de diminutas partículas de materia oscura a su paso.

Los autores del artículo escribieron que «los agujeros negros primordiales (PBH) siguen siendo un candidato viable a materia oscura en el rango de masa de los asteroides. Señalamos que en este escenario, la abundancia de PBH sería lo suficientemente grande como para que al menos un objeto lo atraviese».

«Dado que las efemérides del sistema solar se modelan y miden con una precisión extremadamente alta, encuentros tan cercanos podrían producir perturbaciones detectables en las trayectorias orbitales con rasgos característicos. Evaluamos esta posibilidad con un conjunto de simulaciones simples del Sistema Solar, y argumentamos que con la abundancia de asteroides, los PBH masivos pueden ser investigados de manera plausible mediante datos existentes y del futuro cercano», concluyen los expertos.

Referencias: