La materia oscura no se ve con telescopios, pero su gravedad fue revelada hace medio siglo por Vera Rubin. Desde entonces, los físicos han barajado decenas de hipótesis, y una de las más elegantes son los agujeros negros primordiales, surgidos en los primeros instantes tras el Big Bang. Sin necesidad de nueva física: solo objetos del Modelo Estándar y la relatividad general. Pero ¿cómo detectar algo que no emite luz? La respuesta llegó de un lugar inesperado: las frías nubes de polvo interestelar, que se calientan por la evaporación de estos agujeros.

Toda la Galaxia está sembrada de partículas de polvo microscópicas — granos de silicato y grafito que flotan en el medio interestelar. Su temperatura habitual no supera un par de decenas de kelvins, pero cualquier calor adicional las saca instantáneamente del equilibrio. En esto se basa el método: un agujero negro con una masa inicial del orden de una montaña (10¹⁵–10¹⁷ g) emite radiación de Hawking — un flujo de fotones y partículas cuyo espectro depende de la masa y, críticamente, de la velocidad de rotación. Cuanto más rápido gira el agujero, más dura y abundante es la radiación. La energía es absorbida por el polvo, y si la potencia de calentamiento supera la tasa de enfriamiento por emisión infrarroja, la partícula se sobrecalienta. Así, el polvo cósmico se convierte en un termómetro distribuido del tamaño del halo galáctico. Una partícula de una milésima de milímetro reacciona a la evaporación cuántica de un objeto con la masa de una montaña: el encuentro del micro y el macrocosmos en la punta de una aguja cósmica.

Por primera vez en un análisis así se tuvieron en cuenta sistemáticamente el espín y cinco modelos de distribución de densidad del halo oscuro, desde el abrupto perfil isotermo hasta el suave perfil de Burkert. Resultó que incluso un parámetro de rotación moderado a* ≈ 0.5 multiplica el flujo de fotones, y en el caso extremo a* → 1 el calentamiento se intensifica dramáticamente. Las restricciones más estrictas las proporcionó el perfil isotermo para granos de silicato: la fracción de agujeros negros primordiales en la materia oscura (fPBH) no puede superar el 0.01% en el rango de masas 10¹⁵–10¹⁶ g. Los granos de grafito son algo más tolerantes — el límite es el doble. Estas cifras se obtuvieron mediante simulaciones numéricas de los espectros de evaporación y transferencia de calor, y cierran significativamente las brechas entre las restricciones clásicas por lentes gravitacionales y el fondo difuso de rayos gamma.

El método convierte toda la Galaxia en un detector: billones de termómetros microscópicos sensibles al calor fantasma. Cartografiar las anomalías de temperatura del polvo mediante sondeos infrarrojos podría revelar cúmulos de agujeros primordiales y, tal vez, señalar su origen. Esto tiende un puente entre la física de la evaporación cuántica y la cosmología a gran escala; no en vano se basa en la entropía calculada por Jacob Bekenstein y Stephen Hawking. El siguiente paso es considerar la distribución real del polvo en el disco y el modelado tridimensional de la transferencia de radiación. Si los agujeros negros primordiales realmente existen, el polvo interestelar podría convertirse en la señal que revele su ubicación y nos hable sobre la turbulenta juventud del Universo.