Un agujero negro con la masa de un camión pesado parece una contradicción. Estamos acostumbrados a pensar en objetos con varias masas solares o en gigantes de miles de millones de soles, pero las ecuaciones permiten agujeros negros muchísimo más pequeños.
El problema es que uno de 40.000 kilos tendría una vida extraordinariamente corta. Cuanto menor es un agujero negro, mayor debería ser la importancia de la radiación de Hawking y más rápidamente perdería masa. Aislado, un objeto tan diminuto debería evaporarse antes de tener oportunidad de crecer.
Un equipo de físicos de India acaba de proponer una excepción bastante inquietante: meterlo dentro de una estrella compacta y alimentarlo continuamente con materia oscura.
El estudio, publicado el 4 de septiembre en Physical Review D, calcula que determinadas enanas blancas y estrellas de neutrones podrían acumular partículas de materia oscura durante millones de años hasta que estas colapsaran y formasen lo que los autores denominan un agujero negro endoparásito. Y si ese agujero negro consigue sobrevivir a sus primeros instantes, el desenlace podría ser extremo: crecer desde el interior hasta convertir toda la estrella en otro agujero negro.
Primero la estrella tendría que atrapar algo que casi nunca interactúa con nada
El mecanismo depende de una forma muy concreta y todavía hipotética de materia oscura. Las partículas tendrían que ser extremadamente pesadas (el estudio explora masas entre aproximadamente 10⁶ y 10¹⁴ GeV) y además ser asimétricas, de modo que pudieran acumularse sin aniquilarse entre sí.
Al atravesar una estrella compacta, algunas podrían chocar ocasionalmente con neutrones o núcleos atómicos, perder energía y quedar atrapadas por su gravedad. Después ocurriría algo lentamente.
Las partículas irían hundiéndose hacia el centro, alcanzando el equilibrio térmico y formando una concentración cada vez mayor. Si se acumula suficiente materia oscura, su propia gravedad puede dominar y provocar el colapso.
El resultado sería un agujero negro nacido dentro de la estrella que terminará alimentándolo. No es un proceso observado. Es el escenario que exploran matemáticamente H. A. Adarsha, Chandrachur Chakraborty y Sudip Bhattacharyya.
Entonces comienza una carrera: comer más rápido de lo que se evapora
Una vez formado, el pequeño agujero negro tendría tres fuerzas compitiendo.
La radiación de Hawking le roba masa. La materia normal de la estrella cae hacia él y se la devuelve. Y la captura continuada de materia oscura añade una tercera fuente de alimento. El estudio desarrolla una expresión para seguir conjuntamente esas contribuciones, incorporando además efectos cuánticos cuando el agujero negro es demasiado pequeño para tratar la materia circundante simplemente como un fluido.
Ahí aparece el número que vuelve especialmente llamativo el trabajo. Los autores encuentran escenarios donde agujeros negros con una masa inicial de apenas 4 × 10⁴ kilos, unas 40 toneladas, pueden entrar en crecimiento sostenido. Eso no significa que cualquier agujero negro de 40 toneladas pueda sobrevivir.
El valor aparece bajo condiciones muy concretas, con estrellas situadas en ambientes ricos en materia oscura y partículas oscuras con propiedades determinadas. En otros entornos, el agujero negro tendría que nacer muchísimo más pesado para evitar evaporarse.
Y las estrellas que siguen existiendo sirven precisamente para poner la idea a prueba
La hipótesis produce una consecuencia interesante: una estrella compacta muy antigua es también evidencia de algo que probablemente no ocurrió dentro de ella.
Si cierto tipo de materia oscura fuera capturada con demasiada facilidad y formara agujeros negros capaces de devorar estrellas rápidamente, no deberíamos seguir observando púlsares de milisegundo con miles de millones de años ni enanas blancas extremadamente antiguas.
Los autores utilizan precisamente esa supervivencia para restringir qué masas y qué probabilidades de interacción puede tener la materia oscura. Su modelo exige que el tiempo necesario para transformar una estrella de neutrones sea de alrededor de 1.000 millones de años o más, y en una enana blanca puede llegar a escalas de unos 10.000 millones de años en los escenarios estudiados.
Así que el estudio no anuncia que haya estrellas siendo devoradas desde dentro. Propone algo quizás más interesante: usar las estrellas que todavía están intactas como gigantescos experimentos naturales de materia oscura. Y deja una imagen difícil de olvidar. Un agujero negro tan ligero que, aislado, apenas tendría tiempo de existir podría convertirse en una amenaza para una estrella entera si nace en el único lugar donde nunca le faltaría alimento: justo en su corazón.
