NeoFronteras

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).

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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10 Comentarios

  1. lluís:

    Quizás antes de que llegue la próxima generación de telescopios (¿cuándo sería eso?) pueda probarse que la materia oscura está hecha de neutralinos, la partícula predicha en alguna de las teorías supersimétricas. La NASA tiene previsto lanzar (no sé si lo ha hecho ya) el Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) que podría buscar un exceso de positrones de alta energía, resultantes de las colisiones de neutralinos. En realidad lo que pretende el AMS es encontrar galaxias de antimateria, cosa que aclararía el misterio de esa antimateria que según el Big-Bang debería haberse producido en cantidades iguales a la materia, pero que no aparece por ninguna parte.

  2. NeoFronteras:

    Estimado Lluís:
    Como la NASA acostumbra a despistar al personal con las siglas, nombres y renombramiento de sus misiones no sé si esa misión se ha aprobado o no. Lo que sí parece es que la misión JDEM (Joint Dark Energy Mission) sobre energía oscura se ha ido al garete.
    Como la NASA parece no tener un céntimo propusieron una misión conjunta entre la NASA y el departamento de energía de los EEUU, de ahí lo de “Joint”. Luego resultó que tampoco había dinero y solicitaron a los europeos (ESA) que se unieran a la misión. Los políticos europeos (que estos días están muy ocupados maquinando leyes en contra de las libertades individuales en Bruselas) decidieron que tampoco tenían dinero para eso y al final se ha cancelado.
    Da la impresión que este fin es el que van a tener muchas misiones científicas en estos tiempos de pobreza intelectual, escasez de capital y corrupción política.

  3. Ingeniero aeroespacial:

    La NASA y la ESA podrían desarrollar el satélite DMF (Dark Money Finder) que elaborara un mapa del Fondo Cosmológico de Afanamiento, sobre el dinero negro u oscuro y su anisotropía. También podría medir la velocidad de recesión de los maletines cargados con billetes de 500, sobre todo en la galaxia Bruselas y en los planetas hay-untamientos del sistema solar Hispanistania.
    Los resultados, por desgracia, no sorprenderían demasiado. Desde hace tiempo se han elaborado nuevas teorías cuánticas que hablan de los libros de cuentas de Shrödinger, que son caja A y B a la vez en estado superpuesto, y que sólo colapsan a caja A cuando se auditan.
    La teoría de supercuerdas también explicarían muchos resultados observacionales. Como todos sabemos son las cuerdas de las que algunos tiran para conseguir influencia política, contratos y adjudicaciones.
    Encontrar bosones superantisimétricos del campo te-pago-comisión-me-recalificas sería también una buena pista, pero como todos sabemos son partículas muy débilmente interactuantes y no se dejan ver, sobre todo por estar apantalladas por ladrillones virtuales. Como ya sabemos los ladrillones son fermiones y no pueden ocupar el mismo estado que otro, a diferencia de los bosones antes descritos que se pueden acumular en la misma saca todos cuantos se quieran.
    Otras partículas interesantes de este zoológico son pelotazo, hipotecazo, bancolisto, TAEquiones… Aunque se cree que las PH (políticos honrados) fueron aniquiladas justo después de la época recombinación, durante las edades oscuras del Universo.
    Si es que la Física no tiene fin.

  4. NeoFronteras:

    Nota a los comentaristas habituales:
    Para evitar problemas de spam se han cerrado todos los comentarios excepto los últimos 15. A partir de ahora se mantendrá como política que solamente los últimos comentarios (15 en portada) permanecerán abiertos. Espero que sea un tiempo suficiente y no cause inconvenientes.
    En la mayoría de los casos ya no hay comentarios nuevos transcurridos unos días y sólo aparece alguno esporádico de vez en cuando en las entradas antiguas, no mereciendo la pena mantener todos o casi todos los posts abiertos como posibles blancos para robots de spam.

    Gracias por la comprensión

  5. lluís:

    Francamente divertido el comentario del Ingeniero Espacial. Eso está al nivel de Monty Python. Gracias Ingeniero, en estos extraños tiempos de telebasura y regreso de todo tipo de supersticiones necesitamos algo de humor para sobrevivir.

  6. Tritio:

    Ciertamente un comentario ingenioso por parte del Sr. Ingeniero aeroespacial. Un humor “minoritario” con una fina ironía con un toque delicioso de surrealismo, de lo mejor que he leído últimamente.
    Saludos y excelente artículo.

  7. tomás:

    La noticia del cierre de comentarios me ha pillado desprevenido, porque iba a escribir sobre una del 26-10-09, “Dispositivo fotomecánico”. Desgraciadamente voy muy mal de tiempo y ello me hace retrasarme en seguir los nuevos temas.
    Bueno, me guardaré el comentario por si sale un asunto similar.

    Creo que debierais haber avisado previamente de la intención.
    Un afectuoso saludo.

  8. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:

    Se avisó el otro día en el comentario 4 de esta misma noticia. Lamento que esto le haya producido inconvenientes.
    Como ahí se dice, se mantienen abiertos los últimos 15 post, que da unas 3 semanas, más o menos, para comentar. La noticia sobre el “dispositivo fotomecánico” continua abierta a comentarios.
    Sólo en Portada hay más de 1500 post y mantenerlos todos abiertos es una temeridad.
    Quizás desde el otro lado no se ve, pero en este otro lado hay una batalla continua contra el spam, los agujeros de seguridad, el software, el proveedor de hosting, los pirados, los desesperados, etc.
    Un noche, mientras no había Captcha habilitado debido a un problema técnico, se colaron 70 comentarios de spam.
    Además, algunos comentarios “normales” se producían años más tarde de haberse publicado la noticia y no tenía sentido mantenerlo así. Algunos con insultos incluidos. Hay mucho pirado suelto por internet.

  9. tomás:

    Comprendo vuestras razones y ruego excusas por no haber leído con suficiente atención.
    Como decís que la respuesta que tenía pendiente era posible, he ido al sitio, pero he corroborado que estaba cerrada. La explicación es que escribí de memoria y me confundí con “Noria bacteriana” que es donde, realmente, quería decir algo.

  10. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    El comentario número 8 se hizo el día 11 y en ese momento el artículo “Dispositivo fotomecánico” estaba todavía abierto a comentarios.
    De todos modos, como la regla se acaba de imponer no siendo fácil adaptarse a ella, y como no se va impedir a un habitual veterano comentarista decir algo que probablemente sea interesante se abre “Noria bacteria” durante un par de días.
    Como pista general, si el post ya no aparece en la página principal está cómo mínimo a punto de caducar.

    De todos modos si así lo creen los comentaristas se podría ampliar el número de post abiertos a comentarios. Quizás 15 posts abiertos no dan suficiente tiempo.

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