Hagamos un experimento científico: si asumimos que después del Big Bang se creó una gran cantidad de agujeros negros muy pequeños (los llamados agujeros negros primordiales), algunos de estos agujeros negros pueden quedar atrapados durante la formación de nuevas estrellas. ¿Qué efecto tendría esto en la vida útil de una estrella?

En un escenario hipotético, las estrellas recién formadas podrían capturar pequeños agujeros negros primordiales. Un equipo internacional de investigadores, dirigido por investigadores del Instituto Max Planck de Astrofísica, ha modelado la evolución de estas llamadas "estrellas Hawking" y ha descubierto que pueden ser sorprendentemente longevas y parecerse a estrellas ordinarias en muchos aspectos. La astroidometría puede ayudar a identificar este tipo de estrellas, probando así la existencia de agujeros negros primordiales y su papel como componentes de la materia oscura.

Selmade Mink, directora del Departamento Estelar del Instituto Max Planck de Astrofísica (MPA), dijo: "A veces los científicos hacen preguntas locas para aprender más. Ni siquiera sabemos si tales agujeros negros primordiales existen, pero aún podemos hacer un interesante experimento mental".

Los agujeros negros primordiales deberían haberse formado en el universo primitivo, con masas que van desde tan pequeñas como un asteroide hasta miles de masas solares. Pueden ser un componente importante de la materia oscura, o pueden ser las semillas de los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias actuales.

Una imagen de un pequeño agujero negro colocado en el centro del sol en un experimento mental. Crédito de la imagen: ©MPA, imagen de fondo: Wikimedia/Creative Commons.

Con una probabilidad muy pequeña, una estrella recién formada podría capturar un agujero negro con una masa equivalente a la de un asteroide o luna, que luego ocuparía el centro de la estrella. Estas estrellas se denominan "estrellas Hawking", en honor a Stephen Hawking, quien propuso por primera vez la idea en un artículo en la década de 1970. Un agujero negro en el centro de una estrella de Hawking de este tipo sólo crecería lentamente porque la luminosidad que fluye bloquea la entrada de gas que alimenta el agujero negro.

Ahora, un equipo internacional de científicos ha simulado la evolución de una estrella de este tipo utilizando diferentes masas iniciales del agujero negro y diferentes modelos de acreción en el centro de la estrella. Llegaron a un resultado sorprendente: cuando el agujero negro es menos masivo, la estrella es esencialmente indistinguible de una estrella ordinaria.

Earl Patrick Bellinger, postdoctorado en MPA que dirigió el estudio y ahora es profesor asistente en la Universidad de Yale, dijo: "Las estrellas con agujeros negros en sus centros tienen una esperanza de vida sorprendentemente larga. Incluso puede haber un agujero negro tan grande como Mercurio en el centro de nuestro sol, y no somos conscientes de ello".

Estas dos imágenes muestran la evolución radial de una estrella de masa similar a la del Sol sin (izquierda) y con (derecha) un agujero negro de masa inicial similar a la de un asteroide. La línea negra continua representa el radio fotosférico y la línea discontinua vertical representa la edad actual del Sol. El área roja muestra dónde se convierte el hidrógeno en helio en la fusión nuclear, que proporciona la mayor parte de la luminosidad del Sol antes de que el agujero negro comience a crecer significativamente (área negra; en edades más bajas, el agujero negro es demasiado pequeño para verse en esta imagen). Los agujeros negros impulsan corrientes de convección que mezclan las partes más internas de las estrellas. Tenga en cuenta las diferentes escalas del eje y.

La principal diferencia entre estas estrellas de Hawking y las estrellas ordinarias es que cerca del núcleo, este se volverá convectivo debido a la acreción del agujero negro. No cambia las propiedades de la superficie de la estrella y no puede evadir las capacidades de detección actuales. Sin embargo, se puede detectar utilizando el campo relativamente nuevo de la astrosismología, donde los astrónomos utilizan oscilaciones acústicas para sondear el interior de las estrellas.

Además, durante las últimas etapas de la evolución estelar, conocida como etapa de gigante roja, los agujeros negros pueden producir señales características. Con el desarrollo de proyectos como PLATO es posible que se descubran objetos de este tipo. Sin embargo, se necesitarán más simulaciones para determinar los efectos de colocar un agujero negro en estrellas de diferentes masas y metalicidades.

"Si los agujeros negros primordiales se formaron poco después del Big Bang, entonces buscar estrellas Hawking puede ser una forma de encontrarlos". El profesor Matt Caplan de la Universidad Estatal de Illinois, coautor del estudio, señaló: "Aunque el Sol se utiliza para practicar, tenemos buenas razones para creer que las estrellas Hawking son comunes en cúmulos globulares y galaxias enanas ultra débiles. Esto significa que las estrellas Hawking pueden ser una herramienta para probar si existen agujeros negros primordiales y su posible papel como materia oscura".

Fuente compilada: ScitechDaily