Un segundo puede parecer una fracción de tiempo insignificante en la vasta historia del universo, pero un nuevo estudio aporta una perspectiva revolucionaria sobre lo que ocurrió en ese brevísimo instante tras el Big Bang. Un equipo internacional de físicos teóricos ha formulado la hipótesis de que, en esos primeros momentos, se formaron agujeros negros diminutos y extraños tipos de estrellas, incluso antes de que existieran los átomos.
La investigación, publicada en la revista Physical Review D, plantea que condiciones físicas específicas permitieron la aparición de objetos extremadamente densos, como agujeros negros primordiales, estrellas de bosones y estrellas caníbales, cuando el universo apenas tenía una fracción de segundo de edad. Esta propuesta no solo desafía la cronología estándar del cosmos, sino que también redefine nuestra comprensión del origen de la materia y la evolución del universo.
Agujeros negros primordiales y la historia del universo
Tradicionalmente, se acepta que los primeros átomos ligeros, como el hidrógeno y el helio, no surgieron hasta unos minutos después del Big Bang, durante un proceso llamado nucleosíntesis primordial. Antes de eso, el cosmos era un plasma caliente de partículas elementales, sin estructura definida. Sin embargo, el estudio sugiere que, bajo ciertas condiciones, este plasma podría haber dado lugar a halos de materia que colapsaron, formando agujeros negros y otros objetos densos.
Estos agujeros negros primordiales no nacen del colapso de estrellas, como los que conocemos hoy, sino que se originan directamente de fluctuaciones de densidad en el universo primitivo. Por tanto, no contienen átomos ni están compuestos de materia ordinaria, y se cree que podrían haberse formado antes de que existiera cualquier átomo en el universo.
Los autores explican que, en una fase conocida como “era temprana dominada por la materia” (EMDE, por sus siglas en inglés), estas estructuras pudieron surgir espontáneamente debido a colapsos gravitatorios. Aunque la existencia de esta etapa aún no está confirmada, diversos modelos cosmológicos la consideran una posibilidad viable.
Estrellas caníbales y la diversidad del cosmos
Uno de los aspectos más intrigantes del estudio es la descripción de las llamadas estrellas caníbales. A diferencia de las estrellas convencionales, que obtienen su energía de la fusión nuclear, estas estrellas hipotéticas se alimentarían mediante un proceso novedoso: la autoaniquilación de sus propias partículas. Según el artículo, “son similares a las estrellas tradicionales, excepto que es la autoaniquilación de partículas —en lugar de la fusión nuclear— lo que las alimenta”.
Asimismo, el estudio menciona las estrellas de bosones, otro tipo de objeto denso y exótico, formado por partículas que se comportan como un único estado colectivo. En estas estrellas, la presión cuántica puede contrarrestar la gravedad, manteniéndolas estables, al menos durante breves periodos, antes de colapsar en agujeros negros. Estos fenómenos destacan la increíble variedad de procesos que podrían haber ocurrido en los primeros momentos del cosmos, más allá del modelo simplificado que suele divulgarse.
Es importante señalar que tanto las estrellas caníbales como las estrellas de bosones podrían haber sido efímeras, apareciendo y desapareciendo en escalas temporales muy cortas. En algunos casos, su existencia habría sido un paso previo para la formación de agujeros negros primordiales; en otros, podrían haber desaparecido sin dejar rastro, pero afectando la evolución posterior del universo.
En este contexto, el estudio también aborda el enigma de la materia oscura, una forma de materia invisible que parece dominar la masa total del universo, pero que no ha sido detectada directamente. Los autores sugieren que ciertos agujeros negros primordiales, de masa similar a la de un asteroide, podrían ser candidatos para explicar toda la materia oscura existente. Aunque esta idea no es nueva, el modelo propuesto ofrece una vía novedosa para su producción a través del colapso de halos de partículas en una etapa muy temprana del universo.
Los investigadores emplearon un modelo teórico simplificado que muestra que, bajo ciertas condiciones, podría generarse una abundancia considerable de estos agujeros negros sin violar las restricciones observacionales actuales. Sin embargo, advierten que, en otras circunstancias, la producción sería excesiva, lo que descartaría el modelo propuesto. Esta ambigüedad refleja la delicada interacción entre teoría y observación en la cosmología contemporánea.
Los autores también contemplan que algunos de estos agujeros negros podrían haberse evaporado rápidamente por radiación de Hawking, desapareciendo incluso antes de la formación de los primeros átomos. No obstante, otros podrían haber sobrevivido hasta hoy, dispersos en el universo y contribuyendo a la materia oscura de manera silenciosa pero significativa.
Perspectivas futuras en la física del universo temprano
El valor de este estudio no se limita a la propuesta de nuevos tipos de objetos cósmicos. También ofrece una herramienta teórica para explorar el comportamiento de partículas en condiciones extremas y para investigar cómo pequeñas diferencias en los parámetros del universo primitivo podrían haber llevado a resultados drásticamente distintos. En este sentido, sirve como un marco conceptual para futuros estudios que busquen rastros indirectos de estos fenómenos.
Los autores afirman que “sería interesante explorar la formación de estrellas caníbales y estrellas de bosones en el universo actual, a través del colapso de halos de materia oscura auto-interactuante”. Aunque se trata de una idea especulativa, plantea la posibilidad de que procesos similares sigan ocurriendo en la actualidad, quizás en condiciones muy específicas o en regiones remotas del cosmos.
Estas hipótesis abren la puerta a la búsqueda de señales astrofísicas inesperadas, como emisiones inusuales de energía o fluctuaciones en la distribución de materia que solo podrían explicarse considerando este tipo de objetos exóticos. La confirmación de alguna de estas predicciones representaría un avance significativo en la comprensión del origen de la materia, la estructura del universo y la naturaleza de la gravedad.
