Las primeras estrellas podrían haber estado alimentadas por materia oscura

Durante mucho tiempo, los científicos han supuesto que las primeras estrellas se iniciaron por fusión, en procesos similares a los que se dan lugar en las estrellas actuales. Pero una nueva teoría está surgiendo para retar esta visión. “Las primeas estrellas eran distintas en muchas formas”, dijo Katherine Freese, físico teórico en la Universidad de Michigan a PhysOrg.com.

Freese, junto a Douglas Spolyar de la Universidad de California en Santa Cruz y Paolo Gondolo de la Universidad de Utah en Salt Lake City, proponen que la aniquilación de materia oscura fue la fuente de energía que alimentó a las primeras estrellas, formadas en la época en que el universo tenía entre 100 y 200 millones de años.

Si están en lo cierto, parte de lo que conocemos sobre evolución estelar – y la formación del propio universo – podría ser puesto en duda. Su trabajo aparece en Physical Review Letters con el título “Dark Matter and the First Stars: A New Phase of Stellar Evolution (Materia oscura y las primeras estrellas: Una nueva fase de la evolución estelar)”.

“La aniquilación significa que la materia pasa a ser otra cosa”, explica Freese. Dice que todo tiene un compañero opuesto – materia y antimateria, electrones y positrones. Cuando estos opuestos se encuentran, su identidad se pierde y todo se vuelve energía. “Las partículas de materia oscura tienen su propio anti. Cuando se encontraron, un tercero de la energía se hizo neutrinos, los cuales escaparon, un tercio se hizo fotones y el último tercio se hizo electrones y protones”.

“Para que se forme una estrella, para que su materia se colapse en un objeto denso, tiene que ser capaz de enfriarse”, continúa Freese. Notamos que en las primeras estrellas había algo compitiendo con el enfriamiento. Las estrellas no podrían colapsar en un espacio lo bastante pequeño para iniciar la fusión. Pero aún así seguían expulsando energía. Estaban en una fase que no se había descubierto antes”.

Freese describe cómo las primeras estrellas probablemente cambiaron de la fase de materia oscura a la fase de fusión. “La acumulación de los productos de la aniquilación es lo que permitió a la materia oscura calentar el interior de la estrella, y evitar que la estrella colapsara en una dirigida por fusión”.

Cuando toda la materia oscura desapareció, dice Freese, la estrella pudo colapsar lo suficiente para que la fusión tomase la delantera en el interior de la estrella. Los átomos de hidrógeno y helio fueron forzados por este proceso a formar nuevos elementos (carbono, nitrógeno, oxígeno y metales) hasta que se hicieron lo suficiente densos para colapsar sobre sí mismos. Por fin, la estrella se convirtió en una supernova, lanzando los nuevos elementos creados en su núcleo por todo el universo y fueron usados para la formación de posteriores estrellas.

“Esta nueva fase es sólo cierta en las primeras estrellas”, insiste Freese. “Las estrellas que vemos hoy son las conocidas como estrellas de población uno. Las anteriores eran las estrellas de población dos. Las primeras estrellas son conocidas como estrellas de población tres. Nuestro trabajo es modificar cómo creemos que se desarrollaron las estrellas de población tres. Al principio, no fue dirigida por la fusión”.

Si Freese y sus colegas están en lo cierto, podría cambiar lo que sabemos sobre cómo se formaron las estrellas. “Esto añade una nueva fase a la evolución estelar”, dice Freese. Dice que el estudio de esta teoría tendrá que esperar hasta 2013, cuando NASA tiene planeado lanzar el Telescopio James Webb. “Las llamamos estrellas oscuras”, explica Freese, “pero aún así brillarían, pareciendo algo distintas. Serían más frías que aquellas dirigidas por la fusión. Esperamos que la siguiente fase de telescopios serán capaces de decirnos qué sucedió entre las estrellas estándar de ahora y las primeras estrellas”.

Hasta entonces, Freese y sus compañeros continuarán especulando sobre las propiedades de las primeras estrellas, e intentando imaginar cómo esta nueva fase de la evolución estelar podría haber afectado a la época de otros desarrollos en el universo. “Esto es verdaderamente especulativo”, dijo, “pero podría afectar a la época de los primeros agujeros negros, y el desarrollo de nuestra propia galaxia”.


Autor: Miranda Marquit
Fecha Original: 12 de febrero de 2008
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