Cosmología y agujeros negros primordiales

Abstract

Diversos mecanismos en el universo temprano podrı́an haber dado lugar a la formación de agujeros negros primordiales de diferentes masas. Éstos interactuarı́an con el plasma cósmico (radiación) acretando y emitiendo partı́culas. Tal interacción podrı́a haber modificado la evolución del factor de escala del espacio-tiempo, y producido un incremento en la entropı́a del universo. En este trabajo desarrollamos un modelo cosmológico de universo temprano con dos fluidos interactuantes: radiación y un gas de agujeros negros primordiales. Para las masas de estos últimos consideramos casos representativos de distribuciones extendidas y monoenergéticas. Discutimos las diferencias en los efectos que produce ca- da una de estas distribuciones sobre la evolución cosmológica, y analizamos la relevancia del proceso de acreción. Los escenarios cosmológicos especı́ficos son caracterizados de acuerdo con las restricciones que existen sobre el espectro inicial de agujeros negros primordiales. Encontramos que las distribuciones monoenergéticas son más propicias para producir efectos significativos en la evolución cosmológica.

Several processes in the early universe might lead to the formation of primordial black holes with different masses. These black holes would interact with the cosmic plasma (radiation) through the accretion and emission of particles. That interaction could have changed the evolution of the spacetime scale-factor and increased the entropy of the universe. In this thesis, we develope a cosmological model of the early universe in which there are two interacting fluids: radiation and a primordial black hole gas. Particularly, for the primordial black hole gas we consider representative cases of extended and narrow initial mass functions. We discuss the changes that each class of distributions produce, and analize the relevance of the accretion process. Furthermore, with the aim of characterizing the scenarios, we use the available constraints over the initial mass functions of the primordial black hole gas. We find that the narrow initial mass functions are more propitious to produce significant changes in the cosmic evolution of the early universe.