Evolución de un gas de agujeros negros en un universo con rebote

Abstract

Las cosmologías de rebote son modelos alternativos al modelo cosmológico estándar ΛCDM que resuelven por construcción el problema de la singularidad cosmológica inicial. En estos modelos el Universo comienza a contraerse desde un estado diluido para luego atravesar un rebote y continuar hacia una etapa de expansión, tal como está descripta por el modelo ΛCDM. Dentro del contexto de la Relatividad General, la existencia del rebote implica una violación de las condiciones de energía. Durante la contracción, la mayoría de la estructura del Universo desaparece. Sin embargo, los agujeros negros, como son regiones del espacio-tiempo con una curvatura específica, podrían sobrevivir al rebote. El objetivo principal de este trabajo es investigar la evolución de una población de agujeros negros en interacción con un fluido cosmológico en las fases de contracción, rebote y expansión. A su vez, se analizará de qué manera el fluido cosmológico de fondo es afectado por la presencia de los agujeros negros. Con este propósito, desarrollamos un modelo cosmológico de dos fluidos en interacción. Mostramos que para un amplio rango de masas, podemos considerar que no hay fusión entre los agujeros negros. Determinamos la evolución en la población de agujeros negros y la del fluido cosmológico de fondo, mediante la resolución de un sistema de ecuaciones íntegro-diferenciales. Estas últimas se derivan de la conservación del tensor de energía-momento total y de las ecuaciones cosmológicas en Relatividad General. Encontramos que la presencia de la población de agujeros negros afecta de manera significativa el comportamiento del fluido cosmológico cerca del rebote.