Voyager-1 y AMS-02 excluyen los agujeros negros sublunares como materia oscura

Los agujeros negros primordiales de masa sublunar se evaporan por radiación de Hawking emitiendo electrones y positrones con energías por debajo de 1 GeV. Estas partículas son observables por el detector a bordo de la sonda espacial Voyager-1, que está más allá de la heliopausa, y del espectrómetro de masas AMS-02, a bordo de la Estación Espacial Internacional. Sus observaciones permiten excluir que los agujeros negros primordiales con masa sublunar contribuyan más del 0.1% (e incluso menos aún si su distribución de masa es lognormal) a la materia oscura en nuestra galaxia.

Supongo que recuerdas la polémica de hace un año entre “No LIGO MACHO: Se descarta que la materia oscura sean agujeros negros de masa estelar”, LCMF, 07 Dic 2017, y “LIGO Lo(g)Normal MACHO: Posible hueco en masa para los agujeros negros como materia oscura”, LCMF, 19 Dic 2017. En ambos casos se estudiaba la posibilidad de que la materia oscura estuviera formada por agujeros negros primordiales (PBHs) con masa estelar (entre diez y cien masas solares). En este nuevo trabajo se estudian los PBHs que tienen masa menor de 1016 g (gramos); recuerda que el Sol tiene una masa de 2 × 1033 g y que la Luna tiene una masa de 7.3 × 1025 g.

El artículo es Mathieu Boudaud, Marco Cirelli, “Voyager-1 e± further constrain Primordial Black Holes as Dark Matter,” Physical Review Letters, Accepted 02 Jan 2019arXiv:1807.03075 [astro-ph.HE]. Los datos de Voyager-1 también permiten excluir partículas WIMP de masa en la escala 10 MeV, como mostraron Mathieu Boudaud, Thomas Lacroix, Martin Stref, Julien Lavalle, “Robust cosmic-ray constraints on p-wave annihilating MeV dark matter,” arXiv:1810.01680 [astro-ph.HE].

Esta figura muestra los límites de exclusión obtenidos para la masa de los PBHs asumiendo que su distribución de masa es lognormal con anchura σ ∈ [0,2]. Los resultados excluyen que la masa de los PBHs se excluye que esté picada en 1016 g entre el (5 × 10−3)% y (5 × 10−7)% según su anchura.

Los rayos cósmicos observados por Voyager-1 y AMS-02 también permiten excluir partículas de materia oscura tipo WIMP que se aniquilen en el canal χχ → e+e(γ). Esta figura muestra los límites de exclusión obtenidos (asumiendo una distribución NFW para la materia oscura en nuestra galaxia con γ=0.25, en el artículo también se presenta el resultado para γ=1.0). Para masas entre 0.003 y 1 GeV/c² se obtiene gracias a Voyager-1 un resultado hasta cinco órdenes de magnitud por debajo de los límites obtenidos mediante el fondo cósmico de microondas.

Esta figura de exclusión combina los resultados de Voyager-1 y AMS-02, que cubren rangos de masa diferentes. Sin lugar a dudas la sonda Voyager 1 sigue ofreciendo resultados científicos relevantes. Todo un hito, siendo el objeto humano más lejano de la Tierra (el pasado 1 de enero de 2019 estaba a 145.11 UA, unos 21 708 millones de kilómetros, de distancia; recuerda que New Horizons ha sobrevolado Ultima Thule, (486958) 2014 MU69, a una distancia de “solo” 43.4 UA).



20 Comentarios

  1. La Voyager-1 está mas allá de la heliopausa, ¿en el espacio interestelar?
    Entonces el viento solar cambió de dirección y ahora recibe la radiación de la galaxia.

    No ví ningun comunicado de la NASA, donde algunos científicos opinaban que en 2012
    la sonda no había salido aun de la heliopausa porque el viento solar continuaba igual.

    Francis, ¿sabes de algun comunicado oficial de la NASA sobre la Voyager-1 y su salida definitiva al espacio interestelar ?

    1. Hace un tiempo vi un documental que comparaban la heliosfera con el chorro de un grifo sobre el fregadero. Al contrario de lo que la intuición nos diría la heliopausa es un corte brusco, igual que pasa en el fregadero con el agua. Sólo por curiosidad, me pareció una comparación muy chula.

  2. La Luna es mucho más masiva, 7,35*10^22 kgs = 7,35*10^25 gramos.

    Más que el primer comentario, que se siguen agotando los candidatos a materia oscura y esta sigue sin aparecer, llama la atención que parece que los miniagujeros primordiales no existan ni hayan existido. Quizás de existir la inflación cósmica les hubiera esparcido tanto -siendo muy escasos- que nos podríamos dar con un canto en los dientes de encontrar uno.

  3. Desde mi punto de vista como lego, estas noticias parecen descartar que la materia oscura consista en concentraciones de masa en objetos pequeños, casi puntuales. Pienso si no habría la posibilidad de que en buena parte constase de masa alineada, en fila, y en movimiento, por ejemplo alineada con los chorros relativistas de los núcleos de las galáxias.
    Las partículas de un chorro relativista pueden estar tan alejadas entre sí que el chorro puede ser invisible a no ser que nos apunte directamente, como ocurre en los blazar. Un chorro contínuo de miles de millones de años luz, aunque conste de materia tan dispersa como para ser indetectable, debe de contener muchísima masa.
    ¿No es extraño que una galáxia tan grande como la nuestra, de unos 200000 millones de soles, gire en torno de un objeto tan pequeño como el agujero negro de su núcleo, de sólo unos 4000 millones de soles, que parece inmóvil, como sujeto a un eje?

      1. Fisivi, cuidado, la galaxia rotaría incluso si no existiera Sgr A* en su centro. El radio de influencia gravitacional de Sgr A* es de unos 3 pársec; compáralo con la distancia entre el Sol y Sgr A* que es de unos 7900 pársecs. Más aún, si Sgr A* rotase, su radio máximo de influencia rotacional sería de 0.001 pársecs. Por tanto, la influencia de Sgr A* es ridículamente pequeña en nuestra galaxia, salvo en los objetos en su entorno cercano.

        1. Gracias por la aclaración.
          Entiendo que no hace falta que en el centro de gravedad de la galáxia haya un objeto masivo que ejerza su atracción sobre toda la galaxia, pero supongo que esta rota en torno a su centro de gravedad.
          Lo que me extraña es que el agujero central parezca estar justo en el centro de gravedad, inmóvil, en vez de girar en torno a él.

          Si el centro de gravedad estuviera en un eje muy masivo, invisible y tan largo o más que el diámetro de la galaxia, quizá la atracción del eje sobre la galáxia decrecería poco con la distancia al centro, y podría explicar porqué la mantiene unida a pesar de tener una velocidad de giro grande.

          1. Fisivi, hay galaxias con dos agujeros negros supermasivos en su núcleo que rotan en espiral mutua respecto al centro de masas galáctico. Pero no es el caso de nuestra galaxia (hasta que colisione con Andrómeda). Sgr A* es tan pequeño que no podemos saber si rota entorno al centro de gravedad galáctico o está quieto justo en el centro. Pero según las teorías actuales sobre la coevolución de la galaxia, hay procesos de realimentación entre el agujero negro supermasivo y el gas interestelar que conducen a que caiga en el centro del pozo de potencial gravitacional galáctico. Así que el consenso actual es que se encuentra en el centro de nuestro galaxia.

          2. El tema de la relación entre los agujeros negros supermasivos y las galaxias me parece fascinante. Después de los exoplanetas terrestres es lo más interesante para mí de la astronomía. Espero que haya noticias frescas de vez en cuando en el blog

          3. Quiero felicitar al autor de la web por constancia y calidad
            y comentar.
            Solo por curiosidad:
            Uno de los salvapantallas que tienen casi todos los linux se llama Galaxy
            En el que se ven galaxias solo estrellas, (sin augeros negros) colisionando entre ellas
            Todas acaban desintegrandose sin orden ni forma.

            Me encantaria alguien hiciese version con augeros negro supermasivos
            para ver la diferencia.

            Estas pequeñas simulaciones caseras pueden ser muy instructivas.

  4. Hola,
    Como lego lo que mas me interesa no es lo
    que saben ,si lo que no, la Información,
    Como la naturaleza comprime
    tan eficiente toda nuestra Información.
    Como y cuanto pesa toda la Información.
    Como se intenta ocultar la Información.
    Como pesa la mochila de Información, (del Instituto)) de mi hija.
    Un saludo y gracias.

    1. Aulig, aún no, pero hay indicios en varios análogos físicos a agujeros negros, aún por confirmar (no está claro si se trata de radiación Hawking o de otro fenómeno, se espera que “pronto” haya pruebas que lleven a evidencias).

  5. Disculpen por la burrada que voy a soltar:

    ¿ Y si no existen no materia ni energia obscura ?
    Y que sea un problema de comprender la gravedad.

    Si la gravedad tubiese 3 componentes sumados:

    1º La ley de Newton para corta distancia
    2º Factor de larga distancia ( distancias galacticas) que nos parece materia oscura
    3º Factor universal (distancias tamaño universo ) que nos parece energia oscura

    Supongo que otros han tenido la misma idea y la han descartado por absurda.

    Disculpen mi nivel “aficionado a la ciencia-ficcion” en astronomía
    pero me gustaría saber sobre ese tipo de hipótesis

    Un abrazo a todos los participantes de esta web.

    1. Fukov:

      The recomiendo el siguiente texto al respecto de porque MOND y derivados son una mala idea, esta muy bien escrito e ilustrado.

      Saludos.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 6 enero, 2019
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • Materia oscura • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science
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