¿Qué papel jugó la materia oscura en el Universo temprano? Como constituye la mayor parte de la materia, debe tener algún efecto. En lugar de quemarse con fusión de hidrógeno, estas "estrellas oscuras" se calentaron por la aniquilación de la materia oscura.
Y estas estrellas oscuras todavía podrían estar ahí afuera.
Solo unos cientos de miles de años después del Big Bang, el Universo se enfrió lo suficiente como para que la primera materia se uniera de una nube sobrecalentada de gas ionizado. La gravedad se apoderó y esta materia temprana se unió para formar las primeras estrellas. Pero estas no eran estrellas como las conocemos hoy. Contenían casi por completo hidrógeno y helio, crecieron hasta llegar a enormes masas y luego detonaron como supernovas. Cada generación sucesiva de supernovas sembró el Universo con elementos más pesados, creados a través de la fusión nuclear de estas primeras estrellas.
La materia oscura también dominó el Universo temprano, flotando alrededor de la materia normal en grandes halos, concentrándola junto con su gravedad. Cuando las primeras estrellas se reunieron dentro de estos halos de materia oscura, un proceso conocido como enfriamiento de hidrógeno molecular les ayudó a colapsar en estrellas.
O eso es lo que comúnmente creen los astrónomos.
Pero un equipo de investigadores de los EE. UU. Cree que la materia oscura no solo estaba interactuando a través de su gravedad, sino que estaba allí en el meollo de las cosas. Su investigación se publica en el artículo "La materia oscura y las primeras estrellas: una nueva fase de evolución estelar". Las partículas de materia oscura comprimidas juntas comenzaron a aniquilarse, generando cantidades masivas de calor y abrumando este mecanismo de enfriamiento de hidrógeno molecular. La fusión de hidrógeno se detuvo y comenzó una nueva fase estelar, una "estrella oscura". Masivas bolas de hidrógeno y helio alimentadas por aniquilación de materia oscura, en lugar de fusión nuclear.
Si estas estrellas oscuras son lo suficientemente estables, es posible que aún puedan existir hoy. Eso significaría que una población temprana de estrellas nunca alcanzó la etapa de la secuencia principal, y aún vive en este proceso abortado, sostenido por la aniquilación de la materia oscura. A medida que la materia oscura se consume en la reacción, la materia oscura adicional de las regiones circundantes podría fluir para mantener el núcleo calentado, y la fusión de hidrógeno nunca podría tener la oportunidad de hacerse cargo.
Sin embargo, las estrellas oscuras pueden no ser tan duraderas. La fusión de la materia regular podría eventualmente abrumar la reacción de aniquilación de la materia oscura. Su evolución hacia una estrella regular no se detendría, solo se retrasaría.
¿Cómo podrían los astrónomos buscar estas estrellas oscuras?
Serían muy grandes, con un radio de núcleo mayor que 1 UA (la distancia de la Tierra al Sol), por lo que podrían ser candidatos para experimentos de lentes gravitacionales. Estas observaciones utilizan la gravedad de las galaxias cercanas para servir como un telescopio artificial para enfocar la luz de un objeto más distante. Esta es la mejor técnica que los astrónomos tienen para encontrar los objetos más distantes.
También podrían ser detectables por los productos de aniquilación de la materia oscura. Si la naturaleza de la materia oscura coincide con la teoría de las partículas masivas que interactúan débilmente, su aniquilación emitiría radiación y partículas muy específicas en grandes cantidades. Los astrónomos podrían buscar rayos gamma, neutrinos y antimateria.
Una tercera forma de detectarlos sería buscar un retraso en la transición a la etapa de secuencia principal para las primeras estrellas. Las estrellas oscuras podrían haber interrumpido esta etapa durante millones de años, dando lugar a una brecha inusual en la evolución estelar.
Quizás estas estrellas oscuras darán a los astrónomos la evidencia que necesitan para finalmente saber qué es realmente la materia oscura.
Fuente original: materia oscura y las primeras estrellas: una nueva fase de evolución estelar
