Estrellas oscuras: las estrellas tan brillantes como las galaxias

El misterio de los agujeros negros

Durante más de una década la gente ha reflexionado sobre la creación de agujeros negros supermasivos, agujeros negros tan grandes que no deberían haber podido crearse y, sin embargo, se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la nuestra. Pero en la última década, se ha arrojado nueva luz sobre estos gigantes y la posible teoría de una estrella del tamaño de una galaxia, alimentada por materia oscura, ¡e incluso es posible que hayamos visto estas estrellas nosotros mismos!

La formación de estrellas oscuras

Las estrellas se forman cuando una nube de polvo y gas colapsa debido a la gravedad, que fusiona elementos, como el hidrógeno en helio, y helio en oxígeno cuando se acaba el hidrógeno. Esto empuja contra la gravedad, creando un equilibrio entre la fusión nuclear y la gravedad, y creando la mayoría de los elementos del universo. Sin embargo, cuando la estrella comienza a intentar fusionar hierro, el hierro es tan pesado que no puede e implosiona. A partir de aquí pueden suceder tres cosas:

1. La primera, para una estrella más ligera o más pequeña como nuestro sol, cuando la gravedad golpea el núcleo, toda la estrella se expandirá hacia afuera hasta provocar una explosión, fusionando todos los elementos más pesados que se encuentran en el universo y dispersándolos, creando una supernova y dejando una enana blanca en el centro.
2. La segunda opción, para una estrella muy grande, es dejar una estrella de neutrones en el centro de la supernova. de una enana blanca, que es una estrella extremadamente densa que tiene dos "púlsares" en cada extremo que están hechos de corrientes de plasma.
3. La opción final, si la estrella es excepcionalmente pesada, es crear un agujero negro, que es tan denso que ni siquiera la luz puede escapar, y todo lo que pasa su horizonte de sucesos es absorbido.

Pero ninguna estrella es lo suficientemente grande como para crear un agujero negro supermasivo, como el que está en el centro de la la vía láctea (no el chocolate) y otras galaxias espirales.

Es por eso que Katherine Freese tuvo la idea de una estrella de materia oscura que sería tan grande que podría crear un agujero negro supermasivo.

La materia oscura es la materia misteriosa que constituye la mayor parte de la materia en el universo, que actúa como su andamio, manteniendo juntas grandes estructuras como galaxias y cúmulos de galaxias. Los físicos creen que está formado por partículas masivas débiles que interactúan, o WIMP, para abreviar, y que la materia oscura produce grandes cantidades de energía cuando chocan.

Durante el comienzo del universo, poco (en términos cosmológicos) después de la gran Bang, no había grandes estructuras como estrellas y galaxias, solo partículas esparcidas por el universo. La materia oscura, sin embargo, se mueve más lentamente, lo que le permite acumularse más fácilmente, creando enormes estructuras de "halos" de materia oscura, que atraerían también la materia normal, que luego creó estrellas y galaxias. Sin embargo, si algunos de estos halos fueran lo suficientemente densos, la energía térmica producida por los WIMP sería tan fuerte que en realidad empujaría contra la gravedad como lo haría la fusión nuclear, evitando que se forme la preestrella y haciéndola expandirse al tamaño de la órbita de Saturno alrededor del Sol, y convirtiéndola en una masa "hinchada" parecida a una nube de hidrógeno y helio.

Ahora bien, esto puede parecer pequeño, considerando que muchas galaxias están llenas de supergigantes rojas de este mismo tamaño. pero la estrella oscura es millones de veces más masiva que ellos, lo que la hace mucho más extrema. Estas estrellas oscuras solo necesitarían contener un 0,1 por ciento de materia oscura y, aun así, seguirían teniendo billones de aniquilaciones cada segundo, lo que haría que la estrella brillara más que galaxias enteras, ciertamente no haciendo honor a su nombre.

En algún momento, por supuesto, esta estrella se habría quedado sin materia oscura para aniquilar, convirtiéndose en una estrella enorme y brillante impulsada por la fusión nuclear, lo que continuaría haciendo hasta que inevitablemente colapsó en un agujero negro. Pero éste no es un agujero negro normal. Se trata de un agujero negro supermasivo que suele encontrarse en el centro de la mayoría de las galaxias, incluso la nuestra, mil millones de veces más pesado que un agujero negro estándar y corriente, convirtiéndose en la solución al gran misterio perseguido durante más de una década por los físicos sobre cómo se crearon los agujeros negros supermasivos. Sin embargo, es importante recordar que esto sigue siendo una teoría y aún no tiene evidencia definitiva.

La historia de las estrellas oscuras

¿Cómo se creó la idea de las estrellas oscuras y por quién?

La línea de tiempo:

1. La idea fue presentada por primera vez en 2007 por un La astrofísica teórica llamada Katherine Freese de la Universidad de Texas presentó la idea de una estrella oscura alimentada por materia oscura en lugar de fusión en una conferencia, pero no fue bien y algunas personas las llamaron "chifladas".
2. A pesar de las críticas, ella y sus colegas continuaron refinando su idea de estrellas oscuras, y en 2008 publicaron un artículo sobre ellas que provocó un gran debate entre la comunidad científica.
3. La idea realmente floreció cuando tres galaxias fueron encontradas por el telescopio espacial James Webb S (o el JWST para abreviar) que debe haberse formado mucho antes de lo que nadie predijo.

Los tres puntos rojos

En julio de 2023, el JWST encontró tres puntos rojos manchas en el cielo, que probablemente sean pequeñas galaxias. Para entender por qué esto es extraño, tenemos que explicar brevemente cómo funcionan los telescopios. Básicamente, cuanto más lejos miramos en el espacio, más temprano lo vemos, debido a que puede estar a miles de millones de años luz de distancia, lo que significa que la luz tarda miles de millones de años en llegar hasta nosotros. Las tres manchas que encontró el telescopio parecían ser galaxias que existían sólo 320 millones de años después del Big Bang, mucho antes de lo esperado. Esta confusión llevó a Freese a pensar que tal vez finalmente podrían ser el paso hacia la evidencia definitiva de la existencia de estrellas oscuras, ya que coinciden con las emisiones de luz estimadas que se esperan de dicha estrella. Más adelante en la búsqueda también se descubrió que se detectó helio II en forma ionizada, lo que se ajustaba a las predicciones de una estrella oscura.

Aún es posible que resulte ser una galaxia pequeña, y muchos astrónomos así lo creen. Gracias a lo extraño de la teoría de la estrella oscura, se ha recorrido un largo camino desde la ridícula teoría en la que nadie creía, mientras continúa la búsqueda de la evidencia final sobre las estrellas oscuras. existe.

"Todas las verdades son fáciles de entender una vez que se descubren; el punto es descubrirlas" - Galileo Galilei

No se utilizó IA en la realización de este artículo.

Para obtener más información sobre la oscuridad Si importa, visite mi artículo sobre el Dark Big Bang.

Fuente principal: https://www.newscientist.