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Estrellas primordiales de materia oscura

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Estrellas primordiales de materia oscura

Área: Espacio — Miércoles, 4 de Noviembre de 2009
Proponen la existencia de estrellas primordiales de materia oscura. Al igual que las ordinarias emitirían luz.
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Algo se ha especulado sobre la primera generación de estrellas, sobre todo cómo explicar su formación y funcionamiento en las condiciones del Universo primitivo. Pero desde hace sólo unos pocos años se viene teorizando sobre las estrellas de materia oscura o black stars. En un artículo publicado el pasado octubre, Katherine Freese, Peter Bodenheimer, Paolo Gondolo y Douglas Spolyar especulan que entre las primeras estrellas podría haber habido también este tipo de estrellas exóticas, muy distintas de las que conocemos en la actualidad.
Pese a su nombre, este tipo de estrellas emitirían luz ordinaria, pero, en lugar de estar basadas en reacciones de fusión nuclear para producir energía, se basarían en la aniquilación partícula-antipartícula de WIMPs (partículas débilmente interactuantes propuestas por algunas teorías de altas energías).
Basta pasearse por el repositorio arXiv para encontrarse con bastantes artículos acerca del asunto. En el caso de este estudio teórico que ahora relatamos se trata de explicar cosas como la materia oscura, los agujeros negros supermasivos y otros fenómenos astrofísicos utilizando modelos teóricos de estrellas de materia oscura.
Según los autores del artículo, 200 millones después del Big Bang la densidad de materia oscura era mucho más alta que en la actualidad y sugieren que se podrían haber formado este tipo de estrellas en el centro de los halos de materia oscura, que se suponen que son los precursores de los cúmulos de galaxias (la materia ordinaria, más escasa, se vio atraída gravitatoriamente y se agregó gracias a estos halos).
Con el tiempo estos objetos pudieron haber incorporado más materia oscura por acreción, aumentando en masa y en tamaño. Con la masa suficiente se pudo llegar a un equilibrio hidrostático entre gravedad y el calor producido por la aniquilación de las WIMPs de manera similar a las estrellas ordinarias. En este caso, como el proceso de aniquilación produce mucha energía comparado con la fusión, sólo una pequeña cantidad de materia oscura sería necesaria para mantener el sistema caliente y en equilibrio, generándose luz corriente formada por fotones ordinarios (no fotones oscuros como se propone en otros modelos).
Según sus cálculos este tipo de objetos serían muy grandes, muy brillantes, del orden de una unidad astronómica o más, serían relativamente fríos (10.000 kelvins) y tendrían un aspecto similar al de una estrella corriente pero miles o millones de veces más masivos que el Sol. Con el aporte de más materia oscura de los alrededores este tipo de estrellas crecerían sin parar. Pero con el tiempo algunas de estas estrellas de materia oscura serían expulsadas de sus localizaciones en el centro de los halos, quedándose sin el combustible (materia oscura) necesario para mantener el calor interno. Después pasarían a una fase de fusión nuclear ordinaria y finalmente colapsarían en agujeros negros. Los autores creen que estos agujeros negros podrían explicar los agujeros negros supermasivos que hay en el centro de las galaxias y que, de momento, son objetos para los que no se dispone de una explicación convincente en cuanto a su origen. Quizás los restos apagados de estas estrellas, en forma de agujeros negros, hicieron de semillas para estos agujeros negros supermasivos galácticos.
Calculan que la vida media de este tipo de estrellas va de un millón de años a miles de millones de años. Quizás todavía quede alguna de estas estrellas en funcionamiento hoy en día.
Afortunadamente esta teoría no está falta de comprobación experimental. Como ya sabemos, debido a la velocidad finita de la luz, cuanto más lejos miremos más atrás en tiempo podemos observar. Los autores predicen que sería posible detectar estos objetos primordiales con la próxima generación de telescopios, que podrían explorar el borde del Universo justo en el momento en el que aparecieron las primeras estrellas.
A diferencia de las estrellas ordinarias de la secuencia principal, estas estrellas serían más grandes y más frías. Como punto de comparación se podrían utilizar estrellas corrientes de la primera generación, que explotaban como supernovas en esa época y que enriquecieron el medio interestelar con proporciones precisas de determinados elementos. Se espera que en los próximos cinco años se puedan medir estas abundancias relativas de elementos. Por otro lado, las estrellas de materia oscura al no utilizar fusión nuclear no producirían ese enriquecimiento.
Lo interesante es que si se logra encontrar algunos ejemplos de este tipo de estrellas exóticas (algo ya revolucionario en sí mismo) se podrían saber más cosas sobre la materia oscura per se. Recordemos que la naturaleza de la materia oscura es, a día de hoy, un enigma y ni siquiera se ha detectado una sola partícula WIMP directamente.
Aunque lo más probable es que quede como una idea teórica más, de las muchas que se proponen y que no se confirman experimentalmente.
Fuentes y referencias:
Artículo original (resumen).
Copia artículo original.
Foto cabecera: ilustración artística (NASA).

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Thalia