Ciencia Kanija

Estrella oscura, aunque invisible al ojo humano, emitiría radiación infrarroja. Crédito: Universidad de Utah

La aniquilación de materia oscura podría haber evitado la ignición de la fusión de las primeras estrellas, dejándolas como enormes orbes de hidrógeno y helio apenas brillante, afirman físicos de los Estados Unidos. Tales “estrellas oscuras”, las cuales aún no se han observado, podrían explicar por qué los agujeros negros se formaron tan rápidamente tras el Big Bang — aunque su existencia podría obligar a los físicos a re-evaluar cómo evolucionó el inicio del universo.

La materia oscura se propuso originalmente para explicar cómo lograban las galaxias mantenerse unidas, dado que parecían tener sólo una pequeña fracción de la masa necesaria para producir suficiente energía atractiva gravitatoria. Aunque nadie sabe lo que es la materia oscura, los cosmólogos creen que también desempeñó un papel crucial en los inicios del universo, ayudando a los átomos de helio e hidrógeno a unirse hasta que fueron lo bastante densos para fusionarse y formar las primeras estrellas.

Ahora, Paolo Gondolo de la Universidad de Utah, junto con sus colegas de distintos puntos de los Estados Unidos, dicen que las interacciones entre la materia oscura podrían haber dificultado la formación estelar. Los investigadores modelaron la formación estelar implicando al neutralino, una partícula predicha por la popular extensión “supersimétrica” del Modelo Estándar de la física de partículas y uno delos candidatos favoritos a componer la materia oscura.

Se cree que los neutralinos se aniquilan ocasionalmente y producen calor, pero el grupo de Gondolo ha calculado que un grupo de hidrógeno y helio atraparía este calor en su núcleo, evitando la compactación del grupo y frenando la fusión. La estrella oscura resultante podría crecer hasta las 2000 UA de diámetro — 200 000 veces más que nuestro Sol — mientras brilla en radiación infrarroja (en publicación de Phys. Rev. Lett; pre-impresión disponible en arXiv:0709.2369).

Materia agrupada

Los investigadores comenzaron a modelar la formación estelar con una simulación existente de gas helio e hidrógeno comprimido en grupos, suplementándola con una nueva simulación de cómo la materia oscura de neutralino se contrae bajo el tirón gravitatorio del gas. Entonces calcularon cómo el calor producido por la aniquilación de neutralinos se equilibraría con el calor perdido a través del enfriamiento, y encontraron que había una densidad crítica más allá de la cual el enfriamiento era sobrepasado por el calentamiento.

El grupo de Gondolo no está seguro de cuánto tiempo viviría una estrella oscura producida por este mecanismo, dado que incluso si se agota la materia oscura por aniquilación podría ser repuesta de nuevo. Incluso así, la existencia de estrellas oscuras podría tener varias consecuencias. Podrían explicar por qué los agujeros negros supermasivos, que se piensa que se producen a lo largo de miles de millones de años tras el Big Bang en los cúmulos estelares, parecen haber estado presentes unos pocos millones de años tras el Big Bang. Una estrella oscura podría atraer el suficiente gas de los alrededores para que la presión internar se hiciese cada vez mayor, hasta que por fin sea abrumadora y colapse en uno de esos agujeros negros.

Desafortunadamente, las estrellas oscuras podrían echar a perder la comprensión cosmológica de la reionización, cuando los fotones ultravioleta de las primeras estrellas despojaron de electrones al hidrógeno neutro. Si alguna o todas de estas primeras estrellas fuesen oscuras, la fuente de la reionización tendría que provenir de algún otro lugar. Además, careciendo de fusión, las estrellas oscuras no serían capaces de generar elementos más pesados que el hidrógeno y el helio que vemos hoy.

Pruebas de rayos gamma

En principio, las estrellas oscuras podrían detectarse buscando la firma de subproductos de la aniquilación, tales como los rayos gamma, que normalmente no proceden de regiones de gas de helio e hidrógeno. Pero incluso aunque se carece actualmente de pruebas observacionales, Tom Theuns, cosmólogo computacional de la Universidad de Durham en el Reino Unido, dijo a physicsworld.com que pensaba que la idea de tener primeras estrellas muy diferentes es interesante. “Pero cómo afecta esto a otras cosas, por ejemplo a la cantidad de metales que estas estrellas producen, sus propiedades de supernova o de estallidos de rayos gamma, [o] cómo esto afecta a las posteriores generaciones de formación estelar…estos temas necesitan desarrollarse más”, añadió.

Esta entrada fue escrita el Domingo, 9 de Diciembre de 2007 a las 10:58 am y archivada en Astronomía. Puedes seguir cualquier respuesta a esta entrada a través del feed RSS 2.0. Puedes dejar una respuesta, o trackback desde tu propio sitio web.