Según un nuevo estudio, las enanas oscuras podrían estar acechando en el cosmos. Estos cuerpos hipotéticos, prácticamente eternos, se alimentarían de la aniquilación de materia oscura y, aunque tenues, existe una forma de detectarlos.
Se espera que la materia oscura impregne el Universo, pero al ser… bueno, oscura, es difícil de encontrar. No refleja ni emite luz; su existencia sólo se infiere a través de sus interacciones con la materia regular mediante la gravedad. No se ha encontrado evidencia directa de su existencia, a pesar de décadas de búsqueda. Ahora, astrofísicos del Reino Unido y los EE. UU. proponen un nuevo lugar donde podríamos encontrar materia oscura: escondida en los corazones de las enanas marrones.
Más grandes que los planetas gigantes gaseosos, pero más pequeños que las estrellas, estos objetos subestelares nunca acumulan suficiente masa para iniciar el proceso de fusión nuclear que alimenta a las estrellas. En cambio, flotan en el espacio como mundos grandes, tenues y fríos.
Pero en algunos casos, propone el nuevo estudio, las enanas marrones podrían transformarse en algo más intrigante. En zonas con mayor densidad de materia oscura, este material extraño podría acumularse en el núcleo de la enana marrón. Y si se trata de cierto tipo de materia oscura, las partículas podrían interactuar entre sí para producir la energía que alimenta a la enana marrón. El equipo llama a estos cuerpos teóricos “enanas oscuras”.
“Estos objetos recogen la materia oscura que les ayuda a convertirse en enanas oscuras”, dice Jeremy Sakstein, astrofísico de la Universidad de Hawái.
Cuanta más materia oscura haya alrededor, más se podrá capturar. Y cuanta más materia oscura acabe dentro de la estrella, más energía se producirá al aniquilarla.
Una hipótesis es tan fuerte como su comprobabilidad, y los investigadores incluyen una forma en que los astrónomos podrían verificar la existencia de enanas oscuras: buscar litio-7.
Este isótopo en particular se quema rápidamente dentro de las estrellas debido a su intenso calor. Sin embargo, en objetos más fríos, como las enanas marrones, el litio-7 puede persistir. Los astrónomos ya utilizan la presencia de litio-7 como señal para confirmar que un objeto es una enana marrón.
Sin embargo, si la energía adicional derivada de la aniquilación de materia oscura alimenta a una enana marrón, esta podría parecer más grande y brillante incluso que enanas rojas de la misma masa. Por lo tanto, si se encuentra algo que se parece a una enana roja, pero con una firma de litio-7, podría tratarse de una enana negra, y la confirmación de la presencia de materia oscura.
Por supuesto, existen muchas hipótesis. Por un lado, la materia oscura tendría que existir en una forma teórica específica, compuesta de partículas masivas de interacción débil (WIMP). Entre las principales candidatas, las WIMP apenas interactuarían con la materia regular, aparte de su influencia gravitacional, pero sí interactuarían consigo mismas. Las WIMP serían sus propias antipartículas, lo que significa que si dos de ellas se tocan, se aniquilarían mutuamente en un estallido de energía.
Al concentrarlos en un espacio reducido, como el núcleo de una enana marrón, la energía liberada por todas esas colisiones alimentaría el objeto. No tanto como una estrella, claro está, pero sí más que una enana marrón común y corriente.
Debido a que este proceso les da un tamaño, una temperatura y un brillo constantes, las enanas oscuras serían efectivamente eternas, dice el equipo. Sin embargo, si la materia oscura adoptara una forma diferente, como axiones o fotones oscuros, no habría manera de saber desde el exterior que se está acumulando dentro de las enanas marrones.
Eso si es que la materia oscura existe: siempre existe la posibilidad de que los efectos que le atribuimos sean causados por alguna otra física desconocida.
Aun así, es importante generar diversas ideas sobre qué podría ser la materia oscura y cómo podríamos detectarla. Diferentes observatorios y experimentos pueden buscar diferentes posibles firmas de materia oscura, lo que nos permite investigar un amplio abanico de posibilidades a la vez. En este caso, los investigadores dicen que el mejor lugar para buscar firmas de enanas oscuras sería hacia el centro de nuestra galaxia, donde la materia oscura se acumularía más densamente.
La investigación está disponible en el servidor de preimpresión arXiv y se publicará en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Fuente: Science Alert.
