La misteriosa energía oscura proviene de los agujeros negros

Una nueva investigación ha obtenido la primera evidencia observacional directa que vincula a los agujeros negros con la energía oscura, en lo que sería una verdadera revolución en nuestra comprensión del Universo. Según el análisis de 9 mil millones de años de evolución de los agujeros negros supermasivos en galaxias elípticas, los especialistas determinaron que no hay que buscar nada nuevo en el Universo como fuente de energía oscura: los agujeros negros predichos en la teoría de la gravedad de Einstein son los que la originan.

Un equipo internacional de investigadores liderado por la Universidad de Hawái en Manoa, en Estados Unidos, y que contó con la colaboración de científicos del STFC RAL Space y del Imperial College de Londres, en Reino Unido, ha logrado la primera comprobación directa de que los agujeros negros son la fuente de la misteriosa energía oscura, dando un paso vital en la resolución de uno de los grandes enigmas de la cosmología contemporánea.

Los agujeros negros son la fuente real de la energía oscura

Se cree que la energía oscura es una forma de energía omnipresente en todo el espacio, generando una presión que tiende a dinamizar la expansión del Universo, explicando por qué el cosmos parece estar en expansión acelerada desde hace aproximadamente unos 6.145 millones de años. Pero aunque los científicos sostienen que la energía oscura provee prácticamente el 69 % de la masa-energía total del Universo, no han podido explicar hasta hoy cómo se produce y cuál es su fuente.

Ahora, un nuevo estudio cuyos resultados se han publicado recientemente en dos artículos científicos en The Astrophysical Journal y The Astrophysical Journal Letters parece haber encontrado la clave para resolver el misterio. Y no se trata de nada extraño o anómalo, sino sencillamente de la comprobación por observaciones directas de que los agujeros negros, combinados con la gravedad de Einstein, son la fuente real de la energía oscura.

De acuerdo a una nota de prensa, los científicos dirigidos por Duncan Farrah y Kevin Croker seleccionaron una población significativa de galaxias elípticas en el Universo primitivo para realizar múltiples observaciones, analizando 9 mil millones de años de evolución de los agujeros negros supermasivos en esas galaxias. En principio, buscaban determinar cómo crecen los agujeros negros con el tiempo, pero terminaron revelando algo mucho más profundo.

Agujeros negros “acoplados” a la expansión del Universo

Según una noción denominada "acoplamiento cosmológico", un fenómeno predicho en la teoría de la gravedad de Albert Einstein, los agujeros negros crecen indefinidamente dentro de un cosmos en evolución por la propia expansión acelerada del Universo, y no por el agregado de material procedente de galaxias o estrellas o por la fusión de estructuras. Este fenómeno crea un tipo de energía denominado “energía de vacío”, que promueve el crecimiento de los agujeros negros a lo largo del tiempo.

Los científicos a cargo de la nueva investigación demostraron que la energía de vacío combinada de los agujeros negros supermasivos ubicados en los centros de las galaxias estudiadas concuerda con la cantidad medida de energía oscura en nuestro Universo, según otra publicación del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái.

Además, comprobaron que los agujeros negros actuales son entre 7 y 20 veces más masivos que hace 9 mil millones de años, un crecimiento que no puede explicarse por la acreción de materia o las fusiones. De acuerdo a un comunicado del STFC RAL Space, estas mediciones de galaxias a lo largo del tiempo muestran que los agujeros negros crecen más de lo esperado, algo que solo puede entenderse por el "acoplamiento cosmológico" predicho en la teoría de la gravedad de Einstein.

En conclusión, los agujeros negros en realidad contienen “energía de vacío” y están “acoplados” a la expansión del Universo, aumentando en masa en la misma proporción que el Universo se expande. De esta manera, la cantidad medida de energía oscura en el cosmos, que precisamente promueve la expansión del Universo, puede explicarse por la “energía de vacío” acumulada en los agujeros negros.

Referencias

Observational Evidence for Cosmological Coupling of Black Holes and its Implications for an Astrophysical Source of Dark Energy. Duncan Farrah et al. The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI:https://doi.org/10.3847/2041-8213/acb704

A Preferential Growth Channel for Supermassive Black Holes in Elliptical Galaxies at z ≲ 2. Duncan Farrah et al. The Astrophysical Journal (2023). DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/acac2e