James Webb encuentra lo que parece ser estrellas de materia oscura
25 julio, 2023
Uno de los objetivos de investigación del Telescopio Espacial James Webb es la materia oscura. Un artículo publicado en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) describe a una candidata a estrella de materia oscura supermasiva.
La propuesta de estrellas de materia oscura surgió en 2007. Esta pudo ser la primera fase en la historia de la evolución estelar. En vez de obtener energía de la fisión nuclear, su fuente sería la materia oscura.
Una estrella del principio del universo
Los autores tomaron como base a algunas de las galaxias más antiguas que ha visto el Webb. Tres de ellas cumplen con los criterios que establecieron para considerar que hay estrellas de materia oscura.
Los objetos elegidos para su análisis fueron JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0, y JADES-GS-z11-0. Su luz se emitió entre 320 y 400 millones de años después del Big Bang. De acuerdo con los investigadores, podría tratarse de estrellas oscuras y no galaxias, como se les consideró originalmente.
Las estrellas de materia oscura estarían formadas en gran parte por hidrógeno y helio del Big Bang, así se describe en el artículo. Estos objetos se formaron en el centro de protogalaxias, donde hay gran abundancia de materia oscura que les serviría como fuente de calor.
Los objetos son hinchados y difusos. Tienen un gran brillo y crecen para volverse muy masivos. Podrían crecer suficiente para alcanzar los diez millones de masas solares con la luminosidad de diez mil millones de soles.
“El hallazgo de un nuevo tipo de estrella, por sí solo, ya constituye un hecho muy interesante, pero confirmar que es la materia oscura la que alimenta estos objetos sería un descubrimiento inmenso”, menciona en un comunicado Katherine Freese, quien es directora del Instituto Weinberg de Física Teórica de la Universidad de Texas y participó en el estudio.
La materia oscura es uno de los grandes enigmas de nuestro universo. Se estima que representa alrededor de un cuarto del universo. Sin embargo, no ha sido posible conocerla a profundidad hasta ahora. Si se confirma que realmente se trata de estrellas de materia oscura sería posible estudiar sus propiedades.
El Webb es una pieza clave para confirmar si realmente se trata de estrellas de materia oscura. Con el seguimiento del telescopio espacial será posible conocer sus propiedades espectroscópicas, eso incluye las caídas y excesos en la intensidad de la luz en bandas de frecuencia específicas.
Las observaciones del Webb hasta ahora presentan un nuevo problema cosmológico por resolver. Ha observado demasiadas galaxias grandes cerca del inicio del universo. Esto no se ajusta a las predicciones del modelo estándar de cosmología. Si se confirma la existencia de estrellas de materia oscura habría una pista más para comprender este fenómeno.
“Es más probable que algo dentro del modelo estándar necesite ajuste, porque proponer algo completamente nuevo, como lo hicimos, siempre es menos probable”, explica Freese.
“Pero si algunos de estos objetos que parecen galaxias tempranas son en realidad estrellas oscuras, las simulaciones de formación de galaxias concuerdan mejor con las observaciones”, agrega.
A partir de las observaciones del Webb, Freese plantea dos posibilidades. “Una es que son galaxias que contienen millones de estrellas ordinarias de población III. La otra es que son estrellas oscuras. Y lo creas o no, una estrella oscura tiene suficiente luz para competir con toda una galaxia de estrellas”.
La propuesta teórica de las estrellas de materia oscura surgió a partir de una serie de conversaciones entre Freese y Doug Spolyar, quienes eran entonces estudiantes graduados de la Universidad de California, Santa Cruz. Posteriormente contactaron a Paolo Gondolo, un astrofísico de la Universidad de Utah, quien se unió a su equipo. Para 2008 tenían su primera propuesta publicada.
Por ahora se tienen tres candidatas a estrellas de materia oscura. Las observaciones futuras del Telescopio Espacial James Webb ayudarán a confirmar o desechar la existencia de estos objetos teóricos. Si realmente existieron tendríamos un descubrimiento muy importante para comprender la historia del universo.