Hay agujeros negros supermasivos y agujeros negros ultramasivos. ¿Pero qué tan grandes pueden crecer estos monstruos cósmicos? Las últimas investigaciones apuntan a que incluso podría haber otra categoría de agujeros negros aún más masivos.
Luego de «ultra» es difícil imaginar otro prefijo para algo más grande. Es por esto que los científicos han tenido que patear el tablero y bautizar a estos hipotéticos colosos —que llegarían a las 100.000 millones de veces la masa del Sol— como «agujeros negros estupendamente grandes» (SLABs por sus siglas en inglés).
«Ya sabemos que los agujeros negros existen en una amplia gama de masas, con un agujero negro supermasivo de 4 millones de masas solares que reside en el centro de nuestra propia galaxia», explicó el astrónomo Bernard Carr de la Universidad Queen Mary de Londres. «Si bien actualmente no hay evidencia de la existencia de SLABs, es concebible que puedan existir y también podrían residir fuera de las galaxias en el espacio intergaláctico, con interesantes consecuencias observacionales».
Los agujeros negros tienen solo unas pocas categorías de masa amplias. Hay agujeros negros de masa estelar; son agujeros negros que se encuentran alrededor de la masa de una estrella, hasta alrededor de 100 masas solares. La siguiente categoría son los agujeros negros de masa intermedia, y su tamaño parece depender de con quién se hable. Algunos dicen 1,000 masas solares, algunos dicen 100,000 y otros dicen 1 millón; cualquiera que sea el límite superior, estos parecen ser bastante raros.
Los agujeros negros supermasivos (SMBH) son mucho, mucho más grandes, del orden de millones a miles de millones de masas solares. Estos incluyen el SMBH en el corazón de la Vía Láctea, Sagitario A*, de 4 millones de masas solares, y el SMBH más fotogénico del Universo, M87*, de 6.5 mil millones de masas solares.
Los agujeros negros más anchos que hemos detectado son ultramasivos, más de 10 mil millones (pero menos de 100 mil millones) de masas solares. Estos incluyen una bestia absoluta con 40 mil millones de masas solares en el centro de una galaxia llamada Holmberg 15A.
«Sin embargo, sorprendentemente, la idea de los SLABs se ha descuidado en gran medida hasta ahora», dijo Carr. «Hemos propuesto opciones sobre cómo podrían formarse y esperamos que nuestro trabajo comience a motivar discusiones entre la comunidad».
La cuestión es que los científicos no saben muy bien cómo se forman y crecen los agujeros negros realmente grandes. Una posibilidad es que se formen en su galaxia anfitriona, luego crezcan cada vez más al absorber una gran cantidad de estrellas, gas y polvo, y colisiones con otros agujeros negros cuando las galaxias se fusionan.
Este modelo tiene un límite superior de alrededor de 50 mil millones de masas solares; ese es el límite en el que la masa prodigiosa del objeto requeriría un disco de acreción tan masivo que se fragmentaría bajo su propia gravedad. Pero también hay un problema importante: se han encontrado agujeros negros supermasivos en el Universo temprano en masas demasiado altas para haber crecido mediante este proceso relativamente lento en el tiempo transcurrido desde el Big Bang.
Los primordiales
Otra posibilidad es algo llamado agujeros negros primordiales, propuestos por primera vez en 1966. La teoría dice que la densidad variable del Universo primitivo podría haber producido bolsas tan densas que colapsaron en agujeros negros. Estos no estarían sujetos a las limitaciones de tamaño de los agujeros negros de las estrellas colapsadas y podrían ser extremadamente pequeños o, bueno, tremendamente grandes.
Los extremadamente pequeños, si alguna vez existieron, probablemente ya se habrían evaporado debido a la radiación de Hawking. Pero los mucho, mucho más grandes podrían haber sobrevivido.
Entonces, basándose en el modelo de agujero negro primordial, el equipo calculó exactamente cuán tremendamente grandes podrían ser estos agujeros negros: entre 100 mil millones y 1 trillón (eso es 18 ceros) de masas solares.
El propósito del artículo, dijeron los investigadores, era considerar el efecto de tales agujeros negros en el espacio que los rodea. Es posible que no podamos ver los SLABs directamente (los agujeros negros que no están acumulando material son invisibles, ya que la luz no puede escapar de su gravedad), pero los objetos invisibles masivos aún se pueden detectar en función de la forma en que se comporta el espacio a su alrededor.
La gravedad, por ejemplo, curva el espacio-tiempo, lo que hace que la luz que viaja a través de esas regiones también siga una trayectoria curva; esto se llama lente gravitacional, y el efecto podría usarse para detectar SLABs en el espacio intergaláctico, dijo el equipo.
Candidatos a materia oscura
Los enormes objetos también tendrían implicaciones para la detección de materia oscura, la masa invisible que está inyectando mucha más gravedad al Universo de la que debería haber, según lo que podemos detectar directamente.
Un candidato hipotético de materia oscura, las partículas masivas de interacción débil (WIMP), se acumularía en la región alrededor de un SLAB debido a la inmensa gravedad, en concentraciones tales que chocarían y se aniquilarían entre sí, creando un halo de radiación gamma.
Y los agujeros negros primordiales también son candidatos a materia oscura.
«Los SLABs por sí mismos no pueden proporcionar la materia oscura», dijo Carr. «Pero si es que existen, tendría importantes implicaciones para el Universo temprano y haría plausible que los agujeros negros primordiales más ligeros pudieran hacerlo».
Además, no pudimos resistirnos a calcular el tamaño de un agujero negro de 1 trillón de masa solar. El horizonte de eventos terminaría teniendo más de 620.000 años luz de diámetro (para darse una idea, nuestra galaxia tiene 200.000 años luz de diámetro).
La investigación del equipo se ha publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fuente: ScienceAlert. Edición: MP.
