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Podría haber agujeros negros muy pequeños, devorando las estrellas de neutrones desde dentro

Diminuto primordial, casi indetectable agujeros negros podría ser una de las misteriosas fuentes masivas que contribuyen a materia negra. Existen límites significativos para su vida útil en el espacio abierto, pero en los últimos años, los astrofísicos se han preguntado: ¿y si estos agujeros negros están en el corazón de las estrellas de neutrones?

Gradualmente, estos agujeros negros acrecentarían la estrella de neutrones, devorándola desde dentro. Estos sistemas hipotéticos aún no se han verificado, pero un nuevo documento de preimpresión, publicado en arXiv y aún para ser revisado por pares, calculó cuánto tiempo tomaría esta devoración.

Esto, a su vez, podría usarse para analizar la población actual de estrellas de neutrones con el fin de restringir la naturaleza de los agujeros negros considerados candidatos a materia oscura, si son primordiales, se remontan a la Big Bang, o agujeros negros que se han formado dentro de estrellas de neutrones.

Si bien no sabemos qué es la materia oscura, es bastante fundamental para nuestra comprensión del Universo: simplemente no hay suficiente materia que podamos detectar directamente, materia normal, para tener en cuenta toda la gravedad. De hecho, hay tanta gravedad que los científicos han calculado que alrededor del 75-80% de toda la materia es oscura.

Hay una serie de partículas candidatas que podrían ser materia oscura. Los agujeros negros primordiales que se formaron justo después del Big Bang no son uno de los principales candidatos, porque si estuvieran por encima de cierta masa, ya los habríamos notado; pero, por debajo de esta masa, se habrían evaporado mediante la emisión de Radiación de Hawking mucho antes ahora.

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Los agujeros negros, sin embargo, son un candidato atractivo para la materia oscura: también son extremadamente difícil de detectar si se quedan en el espacio sin hacer nada. Por tanto, los astrónomos continúan buscándolos.

Una idea que se ha explorado recientemente es el agujero negro endoparásito. Hay dos escenarios para esto. La primera es que los agujeros negros primordiales han sido capturados por estrellas de neutrones y se están hundiendo profundamente en el núcleo. La otra es que las partículas de materia oscura se capturan dentro de una estrella de neutrones; si las condiciones son las adecuadas, estos podrían juntarse y colapsar en un agujero negro.

Estos agujeros negros son pequeños, pero no se quedarían así. Desde su acogedora posición, instalada dentro de la estrella de neutrones, estos pequeños agujeros negros parasitarían a su anfitrión.

El equipo de físicos del Bowdoin College y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign calculó la tasa de acreción, es decir, la tasa a la que el agujero negro devoraría la estrella de neutrones, en un rango de proporciones de masa de agujeros negros, de tres a nueve. órdenes de magnitud menos masivas que la estrella de neutrones huésped.

Las estrellas de neutrones tienen un límite de masa teórico superior de 2,3 veces la masa del Sol, de modo que las masas de agujeros negros se extienden hacia el rango de los planetas enanos.

Para una estrella de neutrones no giratoria que alberga un agujero negro no giratorio, la acreción sería esférica. A tasas de acreción calculadas por el equipo, agujeros negros tan pequeños como 10-21 veces la masa del Sol acumularía bien una estrella de neutrones durante la vida del Universo.

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Esto sugiere que los agujeros negros primordiales, desde el comienzo del Universo, habrían acumulado completamente sus estrellas de neutrones anfitrionas antes de ahora. Estas escalas de tiempo están en conflicto directo con la edad de las antiguas poblaciones de estrellas de neutrones, dijeron los investigadores.

«Como una aplicación importante, nuestros resultados corroboran argumentos que utilizan la existencia actual de poblaciones de estrellas de neutrones para restringir la contribución de los agujeros negros primordiales al contenido de materia oscura del Universo o la de las partículas de materia oscura que pueden formar agujeros negros. en los centros de las estrellas de neutrones después de la captura «, escribieron en su papel.

El resultado es, por tanto, otro golpe a los agujeros negros primordiales; pero no excluye por completo los agujeros negros endoparásitos. Si hay globos de partículas de materia oscura flotando en el espacio y arrojados a estrellas de neutrones, podrían colapsar en agujeros negros y convertir estrellas de neutrones en materia de agujero negro incluso mientras lee esta frase.

Y es realmente asombroso.

El artículo del equipo fue publicado en arXiv.