El proceso de evaporación de los agujeros negros primordiales conocida como la “evaporación de Hawking” podría emitir radiación detectable, si el universo contiene dimensiones extra adicionales más allá de las cuatro conocidas.
Las llamaradas cósmicas lanzadas por los agujeros negros en explosión podrían proporcionar una prueba buscada desde hace mucho tiempo para las dimensiones espaciales extra, según sugieren nuevos cálculos.
El físico teórico Stephen Hawking predijo que los agujeros negros se evaporan a través de un proceso cuántico conocido como “evaporación de Hawking” y pueden explotar en breves estallidos de energía antes de desvanecerse por completo.
Sólo los mini agujeros negros aproximadamente tan masivos como un asteroide o más pequeños serían capaces de evaporarse por completo dentro del tiempo de vida del universo. Y unos agujeros negros de tamaño tan diminuto pueden haber sido creados en grandes números en el primer segundo tras el Big Bang, como partículas elementales agrupadas a extremas energías.
Ahora, investigadores liderados por Michael Kavic de Virginia Tech en Blacksburg, Estados Unidos, dicen que la evaporación de tales agujeros negros “primordiales” podrían emitir radiación detectable – si el universo contiene dimensiones extra adicionales más allá de las tres espaciales conocidas y el tiempo. Tales dimensiones extra son predichas por algunas teorías que intentan unificar la gravedad con la mecánica cuántica, como la Teoría de Cuerdas.
En presencia de dimensiones extra, los agujeros negros se curvarían alrededor de estas dimensiones para formar “cuerdas negras”. “Puedes imaginarlo como una goma elásticas alrededor de una manguera de incendios”, dijo Kavic a New Scientist. “Conforme se evapora el agujero negro, finalmente se hace más demasiado pequeño para curvar las dimensiones extra”.
Pulso único
Él y sus colegas predicen que cuando una cuerda negra se rompe, revela la dimensión extra creando un pulso de radiación con una firma electromagnética única. “La reconoceríamos si la viésemos”, dijo Kavic a New Scientist.
Analizando la frecuencia del pulso, los científicos podrían calcular el tamaño de la dimensión extra, la cual podría dar una visión sobre qué modelo cosmológico describe mejor el universo. “El tamaño de la cuerda negra está directamente relacionado con el tamaño de la dimensión extra en el momento de la explosión”, dice Kavic.
El equipo dice que los pulsos de luz podría detectarse con radio telescopios capaces de escanear todo el cielo con un solo barrido, tal como el Conjunto Transitorio de 8 metros de longitud de onda de Virginia Tech.
“Los radio telescopios tradicionales sólo se centran en una parte muy pequeña del cielo en cada momento”, dijo Kavic. “Esto significa que podrían fácilmente haber pasado por alto este tipo de pulsos”.
Buen momento
La nueva prueba llega en un momento oportuno, dice Charles Keeton, astrónomo de la Universidad de Rutgers en Nueva Jersey, Estados Unidos: “Nuestra capacidad para observar agujeros negros en explosión está sólo limitada por la sensibilidad de nuestros radio telescopios, y ésta se hace cada vez mejor”.
Pero aunque se ha realizado mucho trabajo teórico sobre los agujeros negros primordiales y las dimensiones extra, su existencia aún está por demostrar.
“La gran cuestión es si tales agujeros negros se produjeron en primer lugar”, dice Avi Loeb del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos. “En principio, es posible crear tales agujeros negros, pero en el modelo estándar de cosmología, no es natural”.
“Hay un montón de capas de suposiciones no estándar”, dijo Loeb a New Scientist. “Si no se observase nada en este contexto, no me sorprendería”.
Aunque es una gran apuesta, los beneficios de tal búsqueda serían enormes, argumenta Kavic. La detección exitosa de tal tipo de explosión de agujero negro que predice el equipo confirmaría no sólo la existencia de dimensiones extra, sino también de los agujeros negros primordiales y la evaporación de Hawking.
“Los tres son fenómenos gravitatorios cuánticos y cambiarían drásticamente nuestra visión del espacio-tiempo y de la naturaleza de nuestro universo”, dice Kavic.
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