Los agujeros negros invisibles explican la velocidad de expansión del universo ✛

Original: "The impact of Hawking radiation from primordial black holes on recombination and the Hubble tension"
· Adam Batten, Jeremy Mould
arXiv:2607.18528v1 · 2026-07-20 · CC BY 4.0 · 2 min
Pequeños agujeros negros, al evaporarse en el universo temprano, calentaron el gas y desplazaron la medición de su velocidad de expansión.

El universo se enfriaba como una bañera gigante tras un comienzo caliente. 400 mil años después del Big Bang, el hidrógeno ya estaba listo para volverse neutro: los protones capturaban electrones. Pero en esa agua oscura seguía goteando un grifo. Las gotas eran agujeros negros primordiales — microscópicos agujeros negros que quedaron de los primeros instantes del cosmos. Su masa es como la de un asteroide pequeño, pero comprimida en un punto. Estos agujeros se evaporaban lentamente mediante el proceso descubierto por Stephen Hawking (radiación de Hawking), añadiendo calor al gas. Cada gota retrasaba el momento en que el universo se volvió transparente para el fondo cósmico de microondas — la luz antigua que nos llega de esa época.

Este retraso ayuda a resolver el misterio de la velocidad de expansión del universo. Dos métodos precisos dan números diferentes. Adam Riess y sus colegas, observando estrellas en galaxias cercanas, obtienen una velocidad de unos 73 km/s por megapársec. El satélite Planck, estudiando el fondo cósmico de microondas, deduce 67 km/s por megapársec. Una diferencia de casi el 9 % es demasiada para ser un error. Pero si los agujeros negros primordiales calentaron el gas, la superficie de donde provino la luz se desplazó. Esto cambia el cálculo de la velocidad, como si un termómetro en la bañera marcara una temperatura incorrecta debido al calentamiento por las gotas. El calor de los agujeros no acelera las galaxias más rápido: desajusta nuestro medidor cósmico.

El calentamiento debido a un agujero evaporado no depende de su masa inicial: uno masivo calienta un volumen mayor, igual que un tronco grueso y una astilla delgada, al quemarse por completo, aportan la misma cantidad de calor por litro de agua.

Los científicos comprobaron la idea añadiendo el calentamiento en los cálculos de la historia térmica del universo. La radiación gamma de los agujeros transfería rápidamente energía al gas circundante, mientras que parte de la energía se la llevaban los neutrinos — partículas ligeras que casi no interactúan con la materia. Resultó que si solo un 0,1 % de la materia oscura invisible está compuesta de estos agujeros, la diferencia en la velocidad desaparece. Sin embargo, los agujeros no pueden ser demasiado ligeros: se habrían evaporado antes de la época de la nucleosíntesis (formación de los primeros núcleos atómicos). Y no pueden ser demasiados: de lo contrario, habrían reionizado todo el hidrógeno, cosa que no observamos. Así que estas gotas de la infancia del universo podrían ser la clave para un mapa preciso del cosmos.

El calentamiento debido a un agujero negro evaporado no depende de su masa: uno grande calienta un volumen mayor, igual que un tronco grueso y una astilla calientan el agua por igual.

En la ciencia ficción, por ejemplo en la novela de Greg Egan «Llama eterna», los agujeros negros que se evaporan sirven como fuentes de energía. Aquí funcionan como calefactores cósmicos.

\Delta T_{\text{gas}} \approx 2.6 \times 10^{13} \, f_{\text{C,PBH}} \; \text{K}
no depende de la masa del agujero; f_C,PBH es la fracción de PBH en la materia oscura
\frac{\Delta H_0}{H_0} = \frac{3}{2} \frac{\Delta z}{1+z_*}
Δz es el cambio en el corrimiento al rojo de la superficie de último scattering, z_* es el valor original ≈1080
Científicos
Stephen HawkingJacob BekensteinWilliam UnruhChristian DopplerAdam RiessEmmy Noether
Conceptos
radiación de Hawking carga de memoria de agujero negro mecanismo de radiación de Hawking interacción entre agujero negro y materia oscura energía oscura temprana tensión de Hubble obscurecimiento del fondo cósmico de microondas fondo cósmico brecha de masa de reacción nuclear Entropía de Bekenstein-Hawking recombinación límite de masa de estrellas de neutrones recalentamiento inhomogeneidades cosmológicas cuánticas nucleosíntesis de las primeras estrellas pérdida de información constante de Hubble reverberación de la línea K-alfa del hierro amplificación de onda nucleosíntesis primordial