Un agujero negro primordial, origen propuesto del neutrino más potente

El último rescoldo de un agujero negro primordial podría ser el origen de la "partícula fantasma" de mayor energía detectada hasta la fecha, según propone un nuevo estudio del MIT.

En un artículo publicado en Physical Review Letters, físicos del MIT plantean la teoría de que un neutrino altamente energético, observado recientemente, podría haber sido producto de la explosión de un agujero negro primordial fuera de nuestro sistema solar.

A los neutrinos se les conoce a veces como partículas fantasma, debido a su naturaleza invisible pero omnipresente: son el tipo de partícula más abundante en el universo, pero apenas dejan rastro. Recientemente, científicos identificaron indicios de un neutrino con la mayor energía jamás registrada, pero el origen de una partícula tan inusualmente poderosa aún no se ha confirmado.

Los investigadores del MIT proponen que el misterioso neutrino podría provenir de la inevitable explosión de un agujero negro primordial. Los agujeros negros primordiales (PBH) son agujeros negros hipotéticos que son versiones microscópicas de los agujeros negros mucho más masivos que se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias. Se teoriza que los agujeros negros primarios (PBH) se formaron en los primeros momentos tras el Big Bang. Algunos científicos creen que los agujeros negros primarios podrían constituir la mayor parte o la totalidad de la materia oscura del universo actual.

Al igual que sus homólogos más masivos, los PBH deberían perder energía y contraerse a lo largo de su vida, en un proceso conocido como radiación de Hawking, predicho por el físico Stephen Hawking. Cuanto más irradia un agujero negro, más se calienta y más partículas de alta energía libera. Este proceso descontrolado debería producir una explosión increíblemente violenta de las partículas más energéticas justo antes de que el agujero negro se evapore.

Los físicos del MIT calculan que, si los PBH constituyen la mayor parte de la materia oscura del universo, una pequeña subpoblación de ellos estaría experimentando sus explosiones finales hoy en día en toda la Vía Láctea. Y debería existir una posibilidad estadísticamente significativa de que dicha explosión haya ocurrido relativamente cerca de nuestro sistema solar. La explosión habría liberado una explosión de partículas de alta energía, incluyendo neutrinos, uno de los cuales podría haber tenido una buena probabilidad de impactar en un detector en la Tierra.

Si tal escenario hubiera ocurrido, la reciente detección del neutrino de mayor energía representaría la primera observación de radiación de Hawking, algo que se ha asumido durante mucho tiempo, pero que nunca se ha observado directamente desde ningún agujero negro. Es más, el evento podría indicar la existencia de agujeros negros primordiales y que constituyen la mayor parte de la materia oscura, una sustancia misteriosa que comprende el 85% de la materia total del universo, cuya naturaleza aún se desconoce.

"Resulta que existe este escenario donde todo parece coincidir, y no solo podemos demostrar que la mayor parte de la materia oscura [en este escenario] está compuesta de agujeros negros primordiales, sino que también podemos producir estos neutrinos de alta energía a partir de una explosión fortuita de un agujero negro primordial cercano", afirma en un comunicado la autora principal del estudio, Alexandra Klipfel, estudiante de posgrado del Departamento de Física del MIT. "Es algo que ahora podemos intentar buscar y confirmar con diversos experimentos".