Estrellas alimentadas por materia oscura podrían tener secretos del universo
Escrito por Kanijo en Astronomía
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| Visión simulada de un agujero negro frente a la Gran Nube de Magallanes. Las estrellas oscuras podrían crecer hasta hacerse mucho más grandes que las estrellas normales, y podrían colapsar para formar gigantescos agujeros negros en el centro de las galaxias. Crédito: Wikimedia Commons. |
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”, teorizadas por primera vez en 2007, 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 a PhysOrg.com. “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. Si no se les molesta, 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”.
Más información: Katherine Freese, Peter Bodenheimer, Paolo Gondolo, and Douglas Spolyar. “Dark stars: a new study of the first stars in the Universe.” New Journal of Physics 11 (2009) 105014.
Autor: Lisa Zyga
Fecha Original: 3 de noviembre de 2009
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Bueno, no saben que es la materia oscura, que puede o pueden ser las particulas que la forman, y ahora se sacan de la manga estrellas de materia oscura con nuevos procesos de emision de luz visible por procesos supuestos de aniquilacion de esta, etc…
Este tema cada vez ralla mas lo esoterico que lo cientifico, porque basta que uno suelte una cosa para que al poco otro diga una mayor.
Sobre el tema de estas estrellas, se estan descubriendo cada vez estrellas o fenomenos mas antiguos con los nuevos telescopios, ¿cuanto al rojo estan desplazadas estas supuestas estrellas para que objetos miles o cientos de miles de veces mayores que la mayor de las estrellas conocidas, nunca haya sido vistas?.
Es raro cuando una noticia de ciencia te deja ese regustillo amargo mas propio del esoterismo o las afirmaciones descabelladas…
Tienes toda la razón amigo Cubero.
Una pregunta de agujeros que hasta hora nadie tiene respuesta o si—- Luego de ser absorvido una estrella por el agujero negro ¿ a donde queda se va la estrella de ser absorbido ? tambien que ¿la velociadad luz no se puede escapar de agujero? Y ¿ Porque hasta hora no tiene una fotografias verdadera del agujero negro ? por favor respondeme. GRACIAS
Dificil pregunta Gabriel. Lo unico q te puedo decir, es que, ni la luz puede escapar a la fuerza gravitacional que ejerce un agujero negro. A donde va esa estrella, esa es una de las preguntas del millón. Vete a saber a donde va a parar lo que es absorbido por el agujero. Y si hay fotografias? Pues, hay imagenes tomadas por telescopios. E aqui una supuesta imagen tomada por el telescopio Hubble.
http://eurocosmos.net/astro/images/stories/astrofisica/agujero-negro2.jpg
¡Los Modelos Astronómicos! Ese gran invento del ingenio humano que, poco a poco, nos van facilitando esas respuestas tan esperadas a enigmas profundamente escondidos en el corazón del Universo.
He leído con interés el trabajo de éstos científicos y, al menos, algunas de sus explicaciones me llenan de asombro, toda vez que, no solamente son osadas, sino que, incluso se podrían calificar de arriesgadas y pretenciosas al dar por hechas algunas cuestiones que, de ninguna manera están verificadas ni se pueden poner como ejemplo de una realidad.
En un pasaje del trabajo dicen:
“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 a PhysOrg.com. “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”.
Dan como ciertas algunas cuestiones que no lo son y hablan de otras inexistentes como si estuvieran ahí físicamente y ellos las hubieran comprobado (¿).
A estas alturas, y, aunque el Modelo del Big Bang está ampliamente aceptado por ser el que más corresponde a los datos experimentales de los que podemos disponer, en realidad, la ciencia no puede explicar lo que pasó en aquellos primeros momentos, y, de la misma manera, tampoco puede dar una explicación satisfactoria de cómo se pudieron formar las grandes estructuras como estrellas y galaxias y no hablemos de los grandes cúmulos y supercúmulos galácticos de enorme magnitud como los descubiertos en 1978, uno de ellos, el supercúmulo Perseo-Pegaso, que se extiende por el cielo a través de millones de años-luz, la mayor estructura que se ha podido constatar hasta la fecha en el Universo, y, en 1981, se descubrió el primer “vacío” o “burbuja de Hubble”, en una región del espacio en la que no existen galaxias –o muy pocas- y cuya extensión puede alcanzar los 250 millones de años-luz de diámetro. Ya en 1985, se descubrieron nuevos vacíos, con lo que se configuró la imagen de un Universo lleno de grandes burbujas situadas entres las grandes estructuras de cuya formación, nadie puede dar una explicación consistente, y, ahí podrían entrar en escena, de alguna manera, estas estrellas oscuras que son objetos del trabajo que comentamos (si realmente existen) y podría dar una solución satisfactoria al enigma de esa masa perdida o “materia oscura” y, sin abandonar el terreno de la hipótesis, a mí particularmente me parece mucho más fascinante la idea de las “cuerdas cósmicas” como candidatas perfectas para revelar la identidad de la dichosa materia oscura. Según esta teoría, una única cuerda se forma en el segundo 10 exp.-35 después del Big Bang. Creció a velocidades próximas a la de la luz y se fracturó posteriormente para dar origen a multitud de cuerdas más cortas y de diferentes formas geométricas, que actuaron como semillas para el nacimiento de las galaxias. Con un grosor inferior al radio de un protón, las cuerdas cósmicas poseerían una densidad enorme, que procuraría la tracción gravitacional necesaria para conglomerar el material que formaría las galaxias.
Una cosa está clara, las galaxias no pudieron formarse si aplicamos la expansión de Hubble, y, en ese caso, nos tenemos que preguntar, ¿qué objeto o materia estaba allí presente para retener la materia el tiempo necesario para que las estrellas y las galaxias se pudieran formar?
En uno de los pasajes del trabajo de estos científicos que aquí nos presentan hoy, ellos afirman: “…las estrellas oscuras son una consecuencia natural de las WIMPs como partículas de materia oscura…” (¿).
Es obvio que la materia oscura desempeña un papel muy importante tanto en la evolución como en la estructura del universo, pero ¿qué tipo de material es? Y, desde luego, dar por hecho que esas partículas masivas y débilmente interaccionante, unas partículas hipotéticas de materia oscura no bariónica que llamamos WIMPs (axiones o fotinos), no parece que sea una explicación muy consistente, y, desde luego, el hablar de estrellas oscuras tampoco.
En este punto, se me ocurre recordar aquella famosa frase de la película Casablanca: “Detengan a los sospechosos habituales”.
No dudo de la buena intención de los científicos que han presentado el trabajo pero, deberían mostrarse menos categóricos y exponerlo como una posible realidad entre las muchas que podrían ser.
Creo que me excedí en la extensión del comentario, cuando me adentro en los laberintos del Universo…ni yo mismo me puedo parar.
Saludos amigos.
Y yo me pregunto una cosa, ¿por qué dan por cierto y comprobado que hubo un primer momento? A mi humilde parecer creo que el Universo no tuvo comienzo y no tendrá final, ya sé que no puedo aportar pruebas, pero la ciencia también tiene quebraderos de cabeza por dar por hecho que hubo un comienzo cero, y tampoco puede probar con absoluta seguridad este hecho.
Creo que es absurdo pensar en que hubo un inicio del Universo. Es mi humilde opinión, y el que tenga algo seguro que levante la mano jeje…
Y entonces ¿la expansion del universo de donde viene? por poner un ejemplo rapido, porque si haces el camino inverso llegas a un sitio.
pero.. xq negar 100pre el infinito ¿? .. cual es la razón de buscar un estado primero ¿?… el principio es un invento humano!!…
fijemonos en el “tiempo” x ejemplo, el tiempo existe para medir cambios, si no hay cambios, el hombre no hubiera inventado el tiempo.. pero quien dice q tiene un principio?? q en 1 momento presiso empezaron los cambios.. pues nadie lo puede afirmar, porq a fin de cuentas el tiempo no existe, es solo una palabra, un invento para entendernos, nada más!.. y si hablamos de ciclos, o de expansion del universo, pasa lo mismo.. son un invento nuestro, la expansión del universo no es más q una teoría, uno puede creer o no creer.. pero no por eso va a ser verdadera o falsa.. la realidad, es q solo inventamos teorias y las creemos para sentir q no estamos perdido en nuestra existencia..
creemos q con un telescopio vemos el universo, confiando en la teoria q sustenta el telescopio.. si un día resulta q el universo no existe tal como lo creemos, se nos viene el mundo encima!.. Tan dificil es admitir q todo, absolutamente todo podría ser posible!!..
y eso de q el agujero negro aniquila la materia, tambien es falaz! tal vez la materia no es como la consevimos, talvez hay una transformación en la materia, q no persibimos, tal vez es verdad q son portales a otras dimensiones.. tal ves, talves…
Perdona, pero si no tienes ni idea, aprende un poco y ahorrate la filosofia de baratillo, porque con esa actitud es con la que se justifican todas las estupideces paranormales que existen.
O quizas tienes alguna prueba para afirmar que el tiempo en un invento humano o que no se pueda afirmar sobre principios o ya la tonteria de que creemos ver con un telescopio…. menos matrix te vendria bien porque de la mitad de las cosas que dices que solo son creencias hay pruebas tremendamente solidas, y de las demas hay pruebas e hipotesis que sin dar la absoluta certeza son mucho mas consistentes que andar pensando en que no existen.
En fin.
Amigo IGC, ¿puedes especificar de qué hay pruebas tremendamente sólidas?.
A CACO le diría que, las pruebas que tenemos del nacimiento, evolcuión y muerte de las estrellas es bastante fiable. Así mismo, sabemos alguna cosa sobre el comportamiento de la Materia conocida, y, desde luego, hasta el momento, las fuerzas o interacciones fundamentales del Universo no nos han defradaudo. En cuanto a las Constantes Universales, como la masa del electrón, la velocidad de la luz, o, la carga del protón, han sido suficientemente comprobadas. No digamos de la fórmula mágica E =mc2 que nos habla de igualdad entre masa y energía, o de cómo un muón en el acelerador de partículas, cuando marcha a velocidades relativistas aumenta su masa y confirma la relatividad especial de Einstein y, de esa manera, podríamos continuar todo el día o la semana, o el mes o el año y no tendráimos tiempos de finalizar la realción de logros sobre los que SÍ estamos seguros.
Claro que, a pesar de ello,. y, como decía Popper: “Es mucho más lo que no sabemos”.
Pero, de todas las maneras, el ser positivo no está mal, siempre que no olvidemos lo que nos queda por aprender.