Cómo los agujeros negros bebés construyen gigantes exprés
El telescopio espacial James Webb ha observado antiguas galaxias, en cuyo interior crecen agujeros negros demasiado grandes para una edad tan temprana tras el Big Bang. No habría habido tiempo suficiente para un crecimiento normal, así que debieron formarse de otra manera.
Posiblemente, el material de construcción fueron los agujeros negros primordiales, hipotéticas partículas minúsculas cuya idea propuso Stephen Hawking. Con estos "ladrillos", mezclados con materia oscura, se erigen rápidamente pesos pesados cósmicos. En los cúmulos, se fusionan como gotas en un cristal: la misma ley describe una avalancha de fusiones. Los objetos más pesados se hunden hacia el centro, colisionan con más frecuencia y crecen explosivamente.
Giro inesperado: cada una de estas motas, del tamaño de un átomo, pesa como una montaña, y su comportamiento colectivo obedece a la ecuación de las gotas de lluvia. Las simulaciones confirman que, apenas unos instantes después del Big Bang, un enjambre de pequeñuelos pudo engendrar un agujero negro gigante, que hoy vemos como un punto rojo.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2604.01684
In arXiv:2507.07171, we demonstrate that the high-redshift supermassive black holes in the so-called "little red dots" discovered by James Webb Space Telescope (JWST) can be explained by the primordial black hole (PBH) clustering on small scales. In this paper, we present a comprehensive simulation of the successive PBH mergers within a cluster by solving the Smoluchowski coagulation equation. We derive the coagulation kernel considering both cases with and without the effects of mass segregation. Then we employ the Monte Carlo method to solve the equation, implementing the full-conditioning scheme using the discrete inverse transformation method. Our simulations determine the runaway timescales of clusters and the mass population evolution of PBHs across a wide range of cosmic redshifts, depending on the number of PBHs within the cluster and the associated density.
Los agujeros negros primordiales aún no se han detectado directamente, pero podrían constituir una fracción significativa de la materia oscura, la sustancia invisible que evita que las galaxias se desintegren.