Diminutos agujeros negros que sobrevivieron a la juventud del universo ✎ exprés

Original: "Inflaton Accretion onto Primordial Black Holes During Reheating"
arXiv:2605.19825 · 2026-05-19 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 2 min
Los agujeros negros primordiales crecieron bañándose en la niebla caliente del universo temprano y vivieron mucho más de lo que se pensaba.

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Una esponja arrojada a un cubo de agua absorbe con avidez la humedad y se hincha ante nuestros ojos. Pero si se sigue añadiendo agua y la esponja se comprime y se suelta alternativamente, la absorción se vuelve más difícil y dura más. Algo así se comportaban los diminutos agujeros negros en los albores del universo.

Estos agujeros no son restos de estrellas, sino grumos de materia superdensa surgidos de fluctuaciones aleatorias en los primeros instantes tras el Big Bang. Se les llama agujeros negros primordiales. Aparecieron antes de que el universo se enfriara lo suficiente como para que se formaran los primeros núcleos atómicos (la era de la nucleosíntesis). A su alrededor, en ese momento, rugía un campo especial —el inflatón— que oscilaba y se descomponía gradualmente, convirtiéndose en un "caldo" caliente de partículas y radiación. Este período se denomina recalentamiento.

El inflatón no es materia, sino un campo que hizo que el universo se expandiera rápidamente en las primeras fracciones de segundo. Cuando la expansión terminó, el campo comenzó a oscilar y a liberar energía, calentando todo a su alrededor.

Los autores del trabajo construyeron una imagen completa de la vida de un agujero de este tipo en ese entorno cambiante. Vincularon las condiciones iniciales directamente con los datos de observación del fondo cósmico de microondas (ese "eco" del Big Bang que captan los satélites). Luego calcularon cómo el agujero absorbe materia del campo oscilante y de la nube caliente que crece a su alrededor. Resultó que la acción conjunta del campo y la radiación conduce a un crecimiento de masa muy brusco y no lineal. En términos sencillos, el agujero se hincha mucho más de lo que lo haría si simplemente absorbiera radiación.

Ese crecimiento adicional cambia radicalmente el destino del agujero. Los diminutos agujeros negros se evaporan emitiendo energía (esto se denomina radiación de Hawking). El tiempo de vida de un agujero así depende de su masa, y de forma muy pronunciada: duplique la masa y vivirá ocho veces más. Aquellos agujeros que inicialmente estaban condenados a desaparecer rápidamente, tras "alimentarse" del campo y la radiación, sobreviven hasta épocas mucho más tardías, cuando el universo ya está lleno de materia ordinaria y luz. Y como viven más, también emiten durante más tiempo, generando en el espacio-tiempo ondulaciones: ondas gravitacionales. Según los cálculos, este fondo estocástico (aleatorio) de ondas gravitacionales se intensifica cientos y miles de veces. Sus huellas podrían ser detectadas por los detectores de ondas gravitacionales existentes y futuros. Así, la historia de un diminuto agujero que sobrevivió a la juventud del cosmos puede hablarnos de los primeros instantes del universo.

Si un agujero negro primordial con la masa de un pequeño asteroide apareciera cerca de la Tierra, se evaporaría en una fracción de segundo, pero alcanzaría a liberar una energía comparable a la explosión de millones de bombas de hidrógeno.

En la serie "Star Trek: Voyager", la tripulación utiliza singularidades cuánticas (en esencia, agujeros negros microscópicos) como fuente de energía para los motores.

Científicos
Stephen HawkingJacob BekensteinFritz ZwickyKarl SchwarzschildSubrahmanyan ChandrasekharRainer Weiss
Conceptos
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