Agujeros negros con memoria: el olvido como motor de la materia oscura exprés
Los agujeros negros pierden masa, como el agua de un cubo al sol: esa evaporación fue descubierta por Stephen Hawking. Pero los diminutos agujeros negros primordiales, nacidos tras el Big Bang, se comportan de manera distinta: cuando pierden la mitad de su masa, se activa el efecto memoria, como si el cubo se tapara solo con una tapa. Esta medida del desorden, la entropía, para los agujeros negros fue calculada por Jacob Bekenstein.
Antes se pensaba que la tapa se cerraba de golpe. Ahora los físicos han modelado una transición suave: las velocidades de evaporación pueden sumarse o multiplicarse. La comparación con los datos de la formación de elementos ligeros en los primeros minutos tras el Big Bang mostró que, al sumarse, hasta un 10% de los agujeros sobreviven y podrían constituir la materia oscura. Al multiplicarse, solo un 1%.
Un detalle que cambia el panorama: un diminuto agujero negro con la masa de una montaña y el tamaño de un protón puede llegar hasta nuestros días únicamente gracias a esta memoria. El más mínimo matiz en el «olvido» determina si es la base invisible del universo.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2606.04707
Light primordial black holes (PBHs) are disfavored as dark matter if they evaporate through standard Hawking radiation alone. The memory-burden effect can extend their lifetimes by suppressing emission after roughly half the mass is lost. Existing cosmological studies often model the onset of this phase as an instantaneous transition between semi-classical and burden-dominated evaporation. We instead treat the crossover as continuous and compare additive versus multiplicative combinations of the two rates, using a smoothed tanh profile with parameters $$(q,\delta)$$. Monochromatic PBHs are mapped to a decaying scalar field and evolved with Modified AlterBBN during Big Bang nucleosynthesis (BBN). The two prescriptions yield distinct exclusion curves: the additive crossover always gives weaker bounds than the multiplicative one, while both are tighter than the instantaneous transition. For $$10^{5}\,\mathrm{g}\lesssim M_i\lesssim 10^{10}\,\mathrm{g}$$, the additive case can permit $$f_{\mathrm{PBH},0}\sim 10^{-1}$$ where the multiplicative case gives $$f_{\mathrm{PBH},0}\lesssim 10^{-2}$$. Specifying the rate-combination rule is therefore essential when translating memory-burden models into BBN constraints on PBH dark matter.
El agujero negro primordial más pequeño podría pesar tanto como una montaña, pero ser del tamaño de un protón, y aún estaría vivo gracias al efecto memoria.