Podría haber agujeros negros realmente pequeños ahí fuera, devorando estrellas de neutrones desde dentro

Diminuto primordial, casi imperceptible agujeros negros Podría ser una de las misteriosas fuentes de masa a la que contribuye materia oscura. Existen límites significativos para su vida útil en el espacio abierto, pero en los últimos años, los astrofísicos se han preguntado: ¿y si estos agujeros negros estuvieran en el núcleo de estrellas de neutrones?

Poco a poco, esos agujeros negros aumentarían la estrella de neutrones, devorándola desde el interior. Estos sistemas hipotéticos aún no se han verificado, pero un nuevo papel de preimpresión, publicado en arXiv y sin embargo, para ser revisado por pares, calculó cuánto tiempo le tomaría a este devorador.

Esto, a su vez, podría usarse para analizar la población actual de estrellas de neutrones para limitar la naturaleza de los agujeros negros considerados candidatos para la materia oscura, ya sean primordiales, que se remontan a Big Bang, o agujeros negros que se formaron dentro de estrellas de neutrones.

Si bien no sabemos qué es la materia oscura, es bastante fundamental para nuestra comprensión del Universo: simplemente no hay suficiente materia que podamos detectar directamente, materia normal, para explicar toda la gravedad. De hecho, hay tanta gravedad que los científicos han calculado que alrededor del 75 al 80 por ciento de toda la materia es oscura.

Hay una serie de partículas candidatas que podrían ser materia oscura. Los agujeros negros primordiales que se formaron inmediatamente después del Big Bang no son un candidato principal, porque si estuvieran por encima de cierta masa ya los habríamos notado; pero, por debajo de esa masa, se habrían evaporado mediante la emisión de Radiación de Hawking mucho antes ahora.

Los agujeros negros, sin embargo, son un candidato atractivo para la materia oscura; también lo son extremadamente difícil de detectar si simplemente están merodeando en el espacio sin hacer nada. Así que los astrónomos siguen buscándolos.

Una idea que se ha explorado recientemente es el agujero negro endoparásito. Hay dos escenarios para esto. Una es que los agujeros negros primordiales han sido capturados por estrellas de neutrones y se hunden hasta el núcleo. La otra es que las partículas de materia oscura se capturan dentro de una estrella de neutrones; si las condiciones son las adecuadas, podrían fusionarse y colapsar en un agujero negro.

Estos agujeros negros son pequeños, pero no permanecerían. Desde su conveniente ubicación, dispuesta dentro de la estrella de neutrones, estos pequeños agujeros negros parasitarían a su anfitrión.

El equipo de físicos del Bowdoin College y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign calculó la tasa de acreción, o la tasa a la que el agujero negro devoraría la estrella de neutrones, para un rango de relaciones de masa de agujeros negros, de tres a nueve. órdenes de magnitud menos masivas que la estrella de neutrones anfitriona.

Las estrellas de neutrones tienen un límite de masa superior teórico de 2,3 veces la masa del Sol, entonces las masas del agujero negro se extenderían al rango de planetas enanos.

Para una estrella de neutrones no giratoria que alberga un agujero negro no giratorio, la acreción sería esférica. A las tasas de acreción calculadas por el equipo, agujeros negros tan pequeños como 10^-21 veces la masa del Sol agrandaría completamente una estrella de neutrones dentro de la vida del Universo.

Esto sugiere que los agujeros negros primordiales, desde el comienzo del Universo, habrían acumulado completamente sus estrellas de neutrones antes de ahora. Estas escalas de tiempo están en conflicto directo con las edades de las poblaciones de estrellas de neutrones más antiguas, dijeron los investigadores.

«Como una aplicación importante, nuestros resultados confirman argumentos que utilizan la existencia actual de poblaciones de estrellas de neutrones para limitar la contribución de los agujeros negros primordiales al contenido de materia oscura del Universo, o la de partículas de materia oscura que pueden formar agujeros. el centro de las estrellas de neutrones después de su captura «, escribieron en su periódico.

Así que el resultado es otro golpe para los agujeros negros primordiales; pero no descarta por completo los agujeros negros endoparásitos. Si hay globos de partículas de materia oscura flotando en el espacio e ingeridos en estrellas de neutrones, podrían colapsar en agujeros negros y convertir estrellas de neutrones en cosas de agujeros negros incluso mientras lee esta frase.

Y esto es tremendamente genial.

El documento del equipo se publicó el arXiv.