Jazz cósmico: tres finales del encuentro con un agujero negro
Astrofísicos investigaron numéricamente el acercamiento de un agujero negro primordial (PBH, por sus siglas en inglés) al sistema TOI 2796, que contiene un Júpiter caliente. En 100 días de simulación, surgieron tres escenarios: el planeta puede ser expulsado, formar un sistema triple estable con una órbita de aproximadamente 1 UA, o ser capturado por el PBH en una pareja estrecha (0.019 UA, período de 15 días) que se aleja de la estrella. Esto se asemeja a una “danza” cósmica con una pareja impredecible, donde el resultado depende de las condiciones iniciales. El trabajo muestra cómo estas errantes oscuras pueden reconfigurar silenciosamente la arquitectura de los sistemas planetarios.
El universo rebosa de lo invisible: alrededor del 85% de la materia no emite ni absorbe luz. A esta masa oculta, sospechada por primera vez por Vera Rubin a partir de la rotación anómalamente rápida de las galaxias, la llamamos materia oscura. Entre los principales sospechosos están los agujeros negros primordiales, nacidos en el caos ensordecedor del Big Bang, idea que se remonta a Georges Lemaître. Si realmente deambulan en la oscuridad interestelar, sus toques gravitacionales podrían ser como frases musicales en una compleja partitura de jazz. Fue precisamente esa jam session cósmica la que simularon los astrofísicos, tomando el sistema TOI-2796 —una estrella de tipo solar y su Júpiter caliente TOI-2796 b, descubierto por el método de tránsito y confirmado por espectroscopía. A este acogedor sistema invitaron a un tercero no deseado: un agujero negro primordial con masa de entre 15 y 500 soles.
Cien días de improvisación computacional con el solucionador adaptativo LSODA dieron a luz tres variaciones de jazz. La primera fue brusca y dramática: cuando el agujero de 15 masas solares se acercó demasiado, el planeta, como una nota falsa, fue expulsado. En solo 16 días se alejó más de 2 unidades astronómicas, abandonando para siempre su estrella madre. Es un outro hacia la soledad, un escenario que explica la aparición de planetas errantes huérfanos. La segunda opción, con un agujero masivo de 500 soles, dio origen a un sistema triple sorprendentemente armonioso. El agujero negro se situó en una órbita estable alrededor de la estrella a aproximadamente 1 UA, con un período de unos 5 días, y con el tiempo este trío solo se expandió ligeramente. El acorde gravitacional resultó ser estable.
El tercer escenario fue hallado con un oído de red neuronal artificial, entrenada en 475 simulaciones. Con una masa de 300 soles, el agujero negro primordial no solo rozó al planeta, sino que lo robó. TOI-2796 b quedó capturada en un par compacto con un semieje mayor de apenas 0.0194 UA y un período de 15 días, y posteriormente este sistema binario oscuro comenzó a alejarse de la estrella, alcanzando al final del cálculo 51.5 UA. Así nace un compañero invisible que vaga por la galaxia en un dúo silencioso.
Esta polifonía gravitacional no es mero entretenimiento académico. Toca directamente el mayor enigma cosmológico: si los agujeros negros primordiales constituyen al menos una parte de la materia oscura, sus tránsitos deben dejar huellas observables. La búsqueda tradicional mediante microlentes gravitacionales ya proporciona pistas, pero ahora podemos buscar planetas con excentricidades inexplicablemente altas o enjambres enteros de nubes de cometas, perturbados por un maestro invisible. Y teniendo en cuenta la predicción de Stephen Hawking sobre la evaporación cuántica de los agujeros negros, la búsqueda de sus planetas acompañantes se vuelve aún más intrigante, porque esos sistemas podrían no ser eternos. El telescopio James Webb y el futuro observatorio Vera Rubin ya escrutan el cielo, y los detectores de ondas gravitacionales captan el eco de los encuentros cercanos. Quizás las anomalías orbitales de los exoplanetas se conviertan en la nueva herramienta para leer la antigua partitura dejada por la materia oscura.
Los investigadores seguirán con sus jam sessions numéricas, añadiendo sobretonos relativistas y aumentando el tiempo de simulación para evaluar cuánto viven estos mundos robados. Cada nueva ejecución es un compás más en la sinfonía, donde las notas son planetas y el director es invisible. ¿Y quién sabe qué otras variaciones oculta el caos de los tres cuerpos?
🎯 En el escenario de captura, el planeta TOI-2796 b giraba alrededor del agujero negro en una órbita de radio 0.0194 UA, tres veces más estrecha que la órbita de Mercurio.