Cuando veia la serie Cosmos 1999 ( Space 1999 ), serie de culto para todos los que nos gusta la ciencia ficcion, me impresiono el capitulo " El sol negro " (Black Sun),y pensaba si podia ser posible que existiera algo de una materia desconocida.
Pues bien, las primeras estrellas del universo pueden haber sido muy diferentes de las estrellas que vemos en la actualidad, aunque pueden tener pistas para comprender algunas de las misteriosas características del universo.
Estas “estrellas oscuras”, podrían crecer hasta ser mucho más grandes que las estrellas modernas, y podrían estar alimentadas por partículas de materia oscura que se aniquilan en su interior, en lugar de por fusión nuclear. En los inicios del universo, las estrellas oscuras habrían emitido luz visible como el Sol, pero actualmente su luz estaría desplazada al rojo, en el rango infrarrojo para cuando nos alcanzase, y por tanto las estrellas oscuras serían invisibles a simple vista. Durante los dos últimos años, los investigadores han estudiado más en detalle las propiedades de las estrellas oscuras, además de cómo podrían estas inusuales estrellas ayudar a los científicos a comprender mejor la materia oscura, agujeros negros, y otras características astronómicas.
En un nuevo estudio, el grupo de científicos que originalmente teorizó las estrellas oscuras ha presentado una revisión de su investigación sobre la materia y predice futuras áreas de investigación. Katherine Freese de la Universidad de Michigan; Paolo Gondolo de la Universidad de Utah; Peter Bodenheimer de la Universidad de California en Santa Cruz; y Douglas Spolyar, actualmente en Fermilab, han publicado sus resultados en un reciente ejemplar de New Journal of Physics.
Tal y como explican los científicos, las estrellas oscuras representarían una nueva fase de la evolución estelar – con la primera fase teniendo lugar apenas 200 millones de años tras el Big Bang. En esa época, la densidad de materia oscura en el joven universo era mayor que la actual, y las primeras estrellas se predice que se hayan formado en el centro de halos de materia oscura (los cuales son precursores de las galaxias) en oposición a las estrellas actuales que están dispersas por los bordes de una galaxia. De acuerdo con la teoría, estas jóvenes estrellas crecen más acretando masa de sus alrededores, acumulando materia oscura junto con el gas de su alrededor. Dentro de estas estrellas, las partículas masivas de interacción débil (WIMPs), un candidato para la materia oscura, podrían acumularse. Dado que las WIMPs pueden ser sus propias antipartículas, podrían aniquilarse para producir una fuente de calor.
Si la densidad de materia oscura fuese lo bastante alta, este calor dominaría sobre otros mecanismos de calentamiento (o enfriamiento), tales como la fusión nuclear. Comparado con la fusión, la aniquilación de WIMPs es una fuente de energía muy eficiente, por lo que sólo se requiere una pequeña cantidad de materia oscura para alimentar la estrella. “Las estrellas oscuras son una consecuencia natural de las WIMPs como partículas de materia oscura… ¡aunque nos llevó un tiempo unir todos los ingredientes necesarios para darnos cuenta de esto!”, dice Freese. “En el momento en que propusimos estos objetos en 2007, no nos dimos cuenta de que son realmente estrellas en el sentido de ser objetos hidrostáticamente estables que brillan y producen luz visible.
Ahora que hemos tenido éxito al encontrar la estructura estelar de estos objetos, comprendemos sus propiedades: son enormes objetos hinchados (como soles que se extienden más allá del radio de la Tierra) y la luz que producen se parece mucho a la procedente del Sol. ¡Pero crecen hasta convertirse en miles o incluso millones de veces más masivos! Estos son nuestros nuevos resultados desde que empezamos a investigar en este área por primera vez”. Como explicaron los científicos, las estrellas modernas finalmente agotan su hidrógeno y transicionan a otro tipo de estrellas en el diagrama de la secuencia principal. Por otra parte, las estrellas oscuras pueden seguir creciendo de forma indefinida, siempre que sigan acretando materia oscura de sus alrededores.
Estas estrellas podrían potencialmente crecer hasta ser decenas de miles de veces más grandes que el Sol. No obstante, la mayor parte de estrellas oscuras probablemente se apartarían finalmente de sus posiciones en los centros de los halos de materia oscura. Su combustible de materia oscura se agotaría, por lo que las estrellas empezarían a colapsar y finalmente estarían alimentadas por la fusión de los átomos de hidrógeno normal de las estrellas, y por fin colapsar en agujeros negros. Los científicos calcularon que las estrellas oscuras tienen un tiempo de vida de al menos un millón de años, y tal vez miles de millones; podrían aún estar por aquí.
Los científicos predicen que debería ser posible detectar estrellas oscuras, ya sea detectando su luz con telescopios de nueva generación, o usando telescopios de neutrinos para medir los neutrinos procedentes de las estrellas oscuras. En comparación con las estrellas de secuencia principal, las estrellas oscuras que agotan su combustible de materia oscura y empiezan a usar fusión serían mucho más grandes, frías e “hinchadas”. Y aunque las estrellas oscuras finalmente se conviertan en agujeros negros, las primeras estrellas en la visión tradicional (sin materia oscura) se convierten en supernovas, dando a los investigadores un punto de comparación. “Estas supernovas pueblan el universo con una abundancia de elementos en proporciones muy precisas (la proporción de elementos pares a impares es muy precisa)”, explica Freese. “No obstante, predecimos que esto no sucede en las estrellas oscuras.
Por tanto, esta distinción proporciona una prueba medible de los dos escenarios distintos. Esta abundancia de elementos debería medirse en los próximos cinco años y entonces lo sabremos”.
Midiendo las propiedades de las estrellas oscuras con futuros instrumentos, los científicos podrían descubrir propiedades detalladas de la materia oscura. Dado que distintas partículas de materia oscura producen distintos productos de aniquilación, las medidas podrían revelar información sobre las propiedades de la materia oscura, tales como su masa, mecanismos de aniquilación, etc. Freese también planea investigar si las estrellas oscuras empezaron a hacerse lo bastante grandes para producir los gigantescos agujeros negros que actualmente son inexplicables. “Hasta el momento hemos formado estrellas oscuras de 1000 veces la masa del Sol”, comenta. “Pero si siguen acumulando materia oscura capturándola de sus alrededores, pueden terminar siendo mucho más grandes: posiblemente incluso un millón de veces más masivas que el Sol. Este es mi objetivo inmediato en lo que respecta a empresas de investigación.
Tales objetos supermasivos se propusieron por primera vez en la década de 1960 por Fowler y Hoyle, pero nadie sabía cómo crearlos. Si esto es correcto, ciertamente ayudaría a explicar los enormes agujeros negros que vemos hoy en el universo y que nadie sabe cómo explicar: cuando las estrellas supermasivas mueren, se conviertene en agujeros negros. Existen agujeros negros de miles de millones de masas solares en, básicamente, el mismo momento que se formaron las primeras galaxias, así como en los centros de las mismas”.
"No importa lo rápido que viaje la luz, siempre se encuentra con que la oscuridad ha llegado antes y la está esperando".Terry Pratchett
"End of transmission"
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