Agujeros negros longevos: cómo su lenta ebullición se escucha en la señal de radio del pasado ⚡ экспресс
Se investiga la influencia de los agujeros negros primordiales con efecto de “sobrecarga de memoria” en la señal global de 21 cm durante la era del amanecer cósmico. El efecto memoria, causado por la influencia de retorno de la radiación sobre los microestados del horizonte, frena la evaporación de agujeros negros de baja masa (M<10^15 g) y prolonga su vida. Esto altera la tasa de liberación de energía al medio intergaláctico y, en consecuencia, la historia térmica y de ionización del hidrógeno neutro. A partir de cálculos de la contribución energética modificada, se obtienen restricciones a la fracción de materia oscura f_PBH mediante el análisis de la amplitud de absorción de la señal de 21 cm a z≈17. En el caso de una transición lenta al régimen de memoria (ancho δ=10^-2), se descartan agujeros con masas entre 10^8 y 10^13 g para f_PBH≳10^-8. Con una transición rápida (k=1), la supresión de la evaporación es tan eficaz que para masas M≳10^7 g no surgen restricciones significativas.
Los diminutos agujeros negros, nacidos en los primeros instantes tras el Big Bang, según la teoría de Hawking deberían haber desaparecido hace tiempo — evaporados como un charco de agua al sol. Pero nuevos cálculos muestran que la evaporación no es tan rápida. El agujero se asfixia en su propia radiación, como una olla hirviendo cubierta por una nube de vapor que frena el hervor. Este efecto de «carga de memoria» convierte un destello instantáneo en un largo y lento desvanecimiento.
Estos agujeros «a medio hervir» calentaron durante siglos el hidrógeno circundante en el joven universo. Los átomos de hidrógeno, al sentir el calor, cambian su voz de radio: la emisión en la línea de 21 cm. Los astrónomos captan esta señal antigua y ven que es demasiado fría. Si hubiera más de una ínfima fracción de agujeros negros, habrían calentado más el gas, distorsionando la imagen de radio. Por tanto, estos objetos no pueden ser la materia oscura: su cantidad es inferior a una diezmillonésima de lo necesario.
🎯 El instrumento más sensible para buscar materia oscura no es un gigantesco detector subterráneo, sino un radiotelescopio común que escucha el eco del hidrógeno de la época en que aún no se habían encendido las primeras estrellas.