Los astrónomos están cada vez más convencidos de que el universo primitivo pudo haber estado poblado por un tipo de estrella diferente a todas las que vemos hoy: estrellas oscuras, objetos celestes masivos impulsados no por la fusión nuclear, sino por la aniquilación de la materia oscura. Observaciones recientes del Telescopio Espacial James Webb (JWST) ofrecen evidencia tentadora, aunque aún no concluyente, de estas estructuras teóricas, que potencialmente resuelven varios enigmas cosmológicos de larga data.
El ascenso de las estrellas de materia oscura
Las estrellas normales se encienden cuando la gravedad comprime el gas hasta que comienza la fusión nuclear en el núcleo. Las estrellas oscuras, sin embargo, podrían haberse formado en las densas condiciones del universo primitivo, donde la materia oscura estaba más concentrada. Si se acumulara suficiente materia oscura dentro de una nube en colapso, las partículas habrían chocado y aniquilado entre sí, liberando energía que evitó un mayor colapso y dio energía a la estrella.
Este proceso no es sólo hipotético; Los investigadores, dirigidos por Katherine Freese de la Universidad de Texas en Austin, han modelado el ciclo de vida de estas estrellas, incluido su destino final. A diferencia de las estrellas convencionales que queman combustible y colapsan en agujeros negros después de agotar las reacciones nucleares, las estrellas oscuras pueden, en teoría, mantenerse indefinidamente mientras la materia oscura continúe acumulándose y aniquilándose.
El problema del agujero negro supermasivo
La existencia de estrellas oscuras ayudaría a explicar la presencia de agujeros negros supermasivos en el universo primitivo. Estos objetos masivos aparecieron demasiado rápido después del Big Bang como para haberse formado únicamente a partir del colapso de estrellas más pequeñas. Las estrellas oscuras, sin embargo, podrían haber crecido hasta alcanzar tamaños inmensos (entre 1.000 y 10 millones de veces la masa de nuestro Sol) antes de colapsar en los agujeros negros supermasivos observados por los astrónomos.
Como explica Freese, “si se empieza con semillas más grandes, eso realmente marca la diferencia”. Sin precursores tan masivos, la rápida formación de estos agujeros negros sigue siendo un misterio.
Observaciones JWST y objetos inesperados
El JWST también ha detectado dos tipos inusuales de objetos distantes: “pequeños puntos rojos” y “monstruos azules”. Al igual que los agujeros negros supermasivos, su existencia en tiempos cósmicos tan tempranos es difícil de explicar mediante mecanismos de formación convencionales. El equipo de Freese sugiere que en realidad podrían ser estrellas oscuras individuales y extremadamente masivas.
Fundamentalmente, las estrellas oscuras dejarían una huella única en su espectro de luz: una longitud de onda específica absorbida debido a la energía liberada por la aniquilación de la materia oscura. Las observaciones iniciales del JWST han insinuado esta firma en varios objetos distantes, pero los datos actualmente no son concluyentes.
El camino a seguir
En la actualidad, la evidencia de estrellas oscuras es circunstancial. Si bien las observaciones del JWST son prometedoras, se necesitan más datos de alta resolución para confirmar su existencia. Si se confirman, estas estructuras no sólo resolverían misterios cosmológicos sino que también proporcionarían una nueva ventana a la naturaleza de la propia materia oscura.
Específicamente, la masa con la que las estrellas oscuras colapsan en agujeros negros dependería de las propiedades de las partículas de materia oscura que impulsan su aniquilación. Esto podría permitir a los científicos medir o limitar la masa de materia oscura, uno de los problemas sin resolver más importantes de la física.
Como lo expresa Dan Hooper de la Universidad de Wisconsin-Madison: “Esto no es una prueba irrefutable profunda e inequívoca, pero es algo realmente bien motivado que están buscando”. La búsqueda de estrellas oscuras es poco común, pero el descubrimiento sería extraordinario.
