La formación de un agujero negro suele asociarse con la muerte de una estrella masiva que colapsa sobre sí misma. Sin embargo, las condiciones caóticas del universo temprano podrían haber permitido la formación de agujeros negros pequeños mucho antes de que aparecieran las primeras estrellas. Estos agujeros negros primigenios han sido objeto de teorías durante décadas y podrían constituir la esquiva materia oscura, que representa el 85% de la masa total del universo. A pesar de las investigaciones, aún no se ha observado ningún agujero negro primigenio.
Una nueva investigación liderada por la Universidad de Buffalo sugiere que para confirmar su existencia, es necesario pensar en grande y en pequeño. Las firmas de estos agujeros negros podrían variar desde grandes planetoides huecos en el espacio hasta túneles microscópicos en materiales cotidianos en la Tierra, como rocas, metales y vidrios. El estudio, que se publicará en la edición de diciembre de Physics of the Dark Universe, propone que un agujero negro primigenio atrapado dentro de un objeto rocoso grande consumiría su núcleo líquido, dejándolo hueco. Alternativamente, un agujero negro primigenio más rápido podría dejar túneles visibles al microscopio al atravesar materiales sólidos.
El estudio calculó el tamaño máximo que podría tener un planetoide hueco sin colapsar y la probabilidad de que un agujero negro primigenio atraviese un objeto en la Tierra. Aunque las posibilidades de encontrar estas firmas son escasas, la búsqueda no requeriría muchos recursos y el potencial descubrimiento sería inmenso, según Dejan Stojkovic, coautor del estudio y profesor de física en la Universidad de Buffalo. La investigación también sugiere que estos objetos huecos podrían detectarse mediante telescopios, ya que la masa y densidad de un objeto pueden determinarse estudiando su órbita.
Los agujeros negros primigenios, formados por el colapso de regiones densas del espacio tras el Big Bang, tendrían menos masa que los agujeros negros estelares, pero serían extremadamente densos. Stojkovic plantea que si un agujero negro primigenio quedara atrapado dentro de un planeta, luna o asteroide, podría absorber el núcleo líquido del objeto, dejando una cáscara hueca. Sin embargo, para que la cáscara sea estable, el objeto no podría ser mayor que una décima parte del radio de la Tierra, lo que lo haría más probable en planetas menores.
Para objetos sin núcleo líquido, los agujeros negros primigenios podrían simplemente atravesarlos, dejando túneles rectos. Un agujero negro primigenio con una masa de 10^22 gramos dejaría un túnel de 0,1 micras de grosor. Materiales como grandes losas de metal podrían servir como detectores efectivos de agujeros negros, al ser monitoreados para detectar la aparición repentina de estos túneles. Sin embargo, la probabilidad de que un agujero negro primigenio atraviese un material tan antiguo como una roca de mil millones de años es extremadamente baja.
A pesar de las bajas probabilidades, el costo de buscar estas firmas es mínimo en comparación con el beneficio potencial. La investigación teórica es crucial, ya que conceptos físicos que antes parecían improbables ahora se consideran posibles. Según Stojkovic, el campo enfrenta problemas serios, como la materia oscura, y podría necesitar un nuevo marco teórico para avanzar. Los avances en mecánica cuántica y relatividad general, que revolucionaron la física hace un siglo, podrían ser el tipo de cambio necesario para resolver estos enigmas.
