Durante los últimos quince años, los científicos han estado buscando activamente estrellas misteriosas alimentadas por materia oscura, a diferencia de la fusión de átomos que se ve en nuestro Sol y otras estrellas ordinarias. Hasta ahora, este fenómeno astronómico ha sido solo una curiosidad teórica, despertando el interés de los científicos. Sin embargo, ahora, con la ayuda del Telescopio Espacial James Webb (JWST), el ansiado descubrimiento de estrellas oscuras finalmente podría haberse hecho.
¿Qué es una estrella oscura?
Se encontraron tres candidatas intrigantes en 2021 e inicialmente se consideraron galaxias tempranas. Pero una mayor investigación plantea la posibilidad de que estos objetos puedan ser en realidad enormes estrellas oscuras. En 2008, Katherine Freese, astrofísica teórica de la Universidad de Texas en Austin y autora principal de la nueva investigación, propuso por primera vez la existencia de estrellas oscuras, nombrándolas apropiadamente en honor a la eterna canción de Grateful Dead de los 60 “Dark Star”.
Se han utilizado efectos gravitatorios a escala galáctica para inferir la existencia de materia oscura, un material invisible ya que no produce ni interactúa directamente con la luz. Por ejemplo, las velocidades de rotación observadas de las galaxias solo pueden explicarse si la materia oscura, que se cree que constituye el 85% de la materia total del universo, realmente existe.
Estas estrellas oscuras hipotéticas recientemente identificadas dependerían en gran medida de este material etéreo, a pesar de que solo representan el 0,1% de su masa total. La materia oscura sería su motor.
Estrellas más brillantes que galaxias enteras
El hidrógeno y el helio, los dos elementos fundamentales que impregnaron el cosmos en su infancia, se consideran los principales bloques de construcción de estas estrellas oscuras. Pero lo que los hace excepcionales es su fuente de energía: materia oscura que se autodestruye.
Dado que permanecen frías (sin un núcleo central caliente), no hay fusión dentro de las estrellas oscuras. En cambio, las aniquilaciones de materia oscura ocurren en todo su volumen, pero con una concentración de materia oscura en un núcleo denso. Este núcleo denso puede calentar el gas circundante y hacer que se expanda, lo que lleva a la formación de una envoltura hinchada alrededor del núcleo. El papel potencial de la materia oscura en alimentar estas estrellas oscuras es monumental, aunque no interactúa directamente con la luz y, por lo tanto, es invisible para nuestras herramientas de observación actuales.
Si fueran reales, las estrellas oscuras podrían tener masas un millón de veces la de nuestro Sol y luminosidades al menos mil millones de veces más brillantes. Estas entidades gigantescas podrían tener un tamaño de hasta 10 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Se necesitará más investigación con el JWST para saberlo con certeza.
Después del Big Bang, las estrellas oscuras habrían sido mucho más frías que la primera generación de estrellas regulares que iluminaron el universo primitivo a través de la fusión nuclear. Las estrellas ordinarias ayudaron a formar planetas y otros objetos astronómicos, pero también forjaron elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.
Una de las tres candidatas a estrella oscura puede haberse formado solo 330 millones de años después del Big Bang, que se cree que ocurrió hace 13.800 millones de años. Los otros dos objetos son de 370 millones de años y 400 millones de años después del comienzo del Universo.
El modelo estándar para la formación y evolución del universo ha explicado hasta ahora una amplia gama de observaciones, incluida la radiación de fondo cósmico de microondas, la estructura a gran escala del universo y la distribución de las galaxias. Pero los espectros de estos tres objetos del cosmos primitivo están extremadamente desplazados hacia el rojo, lo que ofrece solo dos posibles explicaciones. Una es que son galaxias que contienen millones de estrellas ordinarias. La otra es que son estrellas oscuras. Eso es porque una sola estrella oscura podría producir suficiente luz para competir con toda una galaxia.
Aunque los autores del nuevo artículo argumentan que su teoría proporciona una mejor coincidencia con los datos del JWST, no están convencidos de que las estrellas oscuras realmente existan. Es más probable que el modelo estándar tenga fallas que que existan estrellas oscuras.
“Es más probable que haya que ajustar algo dentro del modelo estándar, porque proponer algo completamente nuevo, como hicimos nosotros, siempre es menos probable”, dijo Freese en un comunicado de prensa.
“Pero si algunos de estos objetos que parecen galaxias tempranas son en realidad estrellas oscuras, las simulaciones de formación de galaxias concuerdan mejor con las observaciones”.
Los investigadores creen que las estrellas oscuras pueden haberse formado más fácilmente en el universo primitivo debido a las altas concentraciones de materia oscura. Ahora tales circunstancias son poco comunes, lo que aumenta el misterio que rodea a estos rompecabezas cósmicos.
“Sería muy emocionante encontrar un nuevo tipo de estrella con un nuevo tipo de fuente de calor”, dijo Freese a Reuters. “Podría llevar a que se detecten las primeras partículas de materia oscura. Y luego puedes aprender sobre las propiedades de las partículas de materia oscura al estudiar una variedad de estrellas oscuras de diferentes masas”.
Los hallazgos fueron publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Fuente: ZME Science.
