Alfonso-Faus y la materia oscura como agujeros negros milimétricos cuya radiación de Hawking es el fondo cósmico de microondas

Nuestro lector Antonio Alfonso-Faus ha propuesto que la materia oscura del universo está formada por agujeros negros primordiales (PBH) con un tamaño (radio) submilimétrico (0’0635 mm), es decir, una masa (4’28×1025 gramos) similar a la mitad de la masa de la Luna [1]. Esta masa está justo fuera de lo que se puede medir en la actualidad con técnicas de microlentes gravitatorias y similares [2]: los MACHO sublunares en halos y cúmulos galácticos no están restringidos en el rango sublunar, entre 1020-1026 gramos (MACHO = Massive Astronomical Compact Halo Object) [3]. Además, estos PBH sublunares emiten radiación de Hawking con una temperatura de 2’725 Kelvin, la temperatura de la radiación de fondo cósmico de microondas (CMB). Por un lado, esto impide observar la radiación de Hawking de estos PBH que queda oculta en el CMB. Por otro lado, quizás matando dos pájaros de un solo tiro, Antonio propone que el CMB en realidad está generado por esta radiación y la interpretación estándar del CMB es incorrecta. Para ello se requiere la evaporación parcial de unos ~1030 PBH que deben emitir y absorber al mismo ritmo con objeto de sostener un CMB constante como el observado, según ha calculado Antonio. Un problema que ha de resolver Antonio es como explicar la distribución de las pequeñas perturbaciones en la temperatura del CMB, que explica fácil el modelo cosmológico estándar, utilizando su nueva propuesta para la materia oscura.

Los agujeros negros primordiales de masa sublunar se deberían haber generado en la gran explosión justo antes de la ruptura espontánea de la simetría electrodébil, en la llamada época de la unificación electrodébil (cuando el universo tenía solo 1 año de vida). Otro problema para Antonio es tratar de explicar de alguna forma por qué se generaron PBH en dicha época. Otros expertos que han estudiado la posibilidad de que los agujeros negros primordiales con una masa sublunar sean la materia oscura prefieren una masa un poco más pequeña, que permite que estos PBH se hayan generado justo después de la fase de la gran explosión dominada por la cromodinámica cuántica, es decir, PBH con masas entre 1020-1021 gramos [4]. Por cierto, tampoco tienen una buena explicación para la generación de estos PBH en dicha época.

En resumen, la idea de Antonio es una idea curiosa que hay que seguir explorando con objeto de ratificarla (o refutarla) mediante datos experimentales. Seguramente los primeros resultados del satélite Planck aportaran información bastante relevante sobre la impronta en la radiación de fondo cósmico de microondas debida a la materia oscura que nos permitirá ratificar o refutar a los agujeros negros primordiales sublunares como buen candidato a materia oscura.

[1] Antonio Alfonso-Faus, Màrius Josep Fullana i Alfonso, “Sources of cosmic microwave radiation and dark matter identified: millimeter black holes (m.b.h.),” ArXiv, April 9, 2010.

[2] David Blais, Torsten Bringmann, Claus Kiefer, David Polarski, “Accurate results for primordial black holes from spectra with a distinguished scale,” Phys. Rev. D 67: 024024, 2003 [gratis en ArXiv]. 

[3] B. J. Carr, “Primordial Black Holes: Do They Exist and Are They Useful?,” ArXiv, Submitted on 26 Nov 2005. 

[4] David Blais, Claus Kiefer, David Polarski, “Can Primordial Black Holes be a Significant Part of Dark Matter?,” Phys. Lett. B 535: 11-16, 2002 [gratis en ArXiv].

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3 pensamientos en “Alfonso-Faus y la materia oscura como agujeros negros milimétricos cuya radiación de Hawking es el fondo cósmico de microondas

  1. … y porqué no pensar que el Big Bang no fué homogeneo es decir, damos por descontado que todo el espacio-tiempo se manifestó, materia y energía eclosionó. Podría se que restos del anterior estado (no comprensible ni detectable hasta el momento) del universo se mantienen en un estado original fraccionado y disperso para nuestros instrumentos. El centro de un Agujero Negro es similara a un Big Crunch luego de haberse manifetado. Pero….. ¿y si nó se manifestó aún?…..¿Cómo lo llamamos o calculámos ya que en pricipio equivalen a “0”?

  2. Hola Francis: Muchas gracias por tu respuesta. Te agradeceré mucho que me aclares tu comentario:

    “Un problema que ha de resolver Antonio es como explicar la distribución de las pequeñas perturbaciones en la temperatura del CMB, que explica fácil el modelo cosmológico estándar, utilizando su nueva propuesta para la materia oscura”

    Es decir, me gustaria saber cómo explica el modelo estándard la distribución de las pequeñas perturbaciones en la temperatura de CMB. Gracias otra vez.

    Antonio Alfonso-Faus

  3. Muy interesante. Coincido en que tanto la MOND para estructuras locales como la CDM para estructuras a gran escala funcionan y que al contrario tienen problemas y necesitan de soluciones ad hoc. Mi duda es si los PBH, siendo materia bariónica, podrían explicar la distribución de masa/radiación en clústeres galácticos en colisión.
    Si el radio gravitacional es de sólo 0,00635 cm ¿Consiguen interactuar con la materia ordinaria?

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