La materia oscura sigue siendo uno de los mayores enigmas de la astrofísica moderna. A pesar de que su existencia se deduce por sus efectos gravitacionales en el universo, su naturaleza específica es aún un misterio, ya que no emite ningún tipo de radiación detectable. Los cosmólogos especulan que la supersimetría, un modelo teórico de la física de partículas, podría ser clave para desentrañar este misterio. Sin embargo, esta, que propone la existencia de una partícula asociada a cada partícula fundamental conocida, sigue siendo una teoría no confirmada ni observada experimentalmente.
Materia oscura y agujeros negros supermasivos
Una de las posibles conexiones entre la materia oscura y la evolución del cosmos podría estar relacionada con los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias. Estos colosos cósmicos, que influyen profundamente en la formación y desarrollo de las galaxias, podrían tener un vínculo directo con la materia oscura. Recientes investigaciones sugieren que esta podría jugar un papel crucial en la formación de estos gigantes, especialmente en los primeros momentos del universo.
El observatorio espacial James Webb ha sido decisiva en identificar agujeros negros supermasivos que son casi tan antiguos como el propio universo. Estos hallazgos han llevado a los científicos a reconsiderar las teorías tradicionales sobre la formación de estos objetos. Según la teoría más aceptada, los agujeros negros supermasivos se forman a partir de agujeros negros más pequeños que, a lo largo de miles de millones de años, absorben estrellas y gas circundante, o se fusionan con otros agujeros negros. No obstante, la existencia de formaciones de estos colosos tan antiguos sugiere que otros mecanismos, posiblemente relacionados con la materia oscura, podrían estar en juego.
Hipótesis de la formación directa de agujeros negros sin etapas intermedias
Una hipótesis interesante propuesta por el físico Alexander Kusenko y su equipo sugiere que, en el universo primigenio, la materia oscura pudo haber interferido en el enfriamiento del hidrógeno, lo que habría evitado la formación de estrellas en ciertas regiones. En lugar de estrellas, estas regiones podrían haber colapsado directamente en agujeros negros supermasivos, sin pasar por la etapa estelar intermedia. Aunque esta idea ofrece una explicación plausible para la existencia de agujeros negros supermasivos antiguos, presenta desafíos, especialmente en relación con la rapidez con la que el gas se enfría en tales condiciones.
El proceso de enfriamiento del gas, crucial para la formación de estructuras cósmicas, está influenciado por la cantidad de hidrógeno molecular presente. Las moléculas de hidrógeno actúan como vehículos de enfriamiento, disipando la energía térmica a medida que interactúan con átomos de hidrógeno sueltos. Esta dinámica sugiere que en el escenario propuesto por Kusenko, el gas debería haberse enfriado rápidamente, lo que normalmente llevaría a la formación de múltiples nubes de gas pequeñas en lugar de una única y masiva nube capaz de colapsar en un agujero negro supermasivo.