Detectan señales de huellas gravitacionales en estrellas vinculadas a materia oscura
- La posible existencia de estrellas de materia oscura
- El origen de los agujeros negros supermasivos
- Detectar huellas gravitacionales con pulsos de púlsares
La posible existencia de estrellas de materia oscura
Una nueva investigación apunta a la detección actual de señales gravitacionales que podrían ser vestigios de antiguas concentraciones de materia oscura en el cosmos. Estas concentraciones habrían sufrido un proceso similar a la formación estelar habitual, dando lugar a lo que se denomina “estrellas de materia oscura”.
Las primeras estrellas que iluminaron el universo tenían características muy distintas a las que conocemos ahora. Sin embargo, algunas de ellas podrían haber sido aún más especiales, ya que su energía posiblemente provenía de la autoaniquilación de materia oscura y no de la fusión nuclear típica de la materia común.
La materia oscura es un misterio del universo, invisible a la detección directa y solo conocida por sus efectos gravitatorios. Esta materia no corresponde ni a agujeros negros convencionales ni a ningún tipo de astro conocido. Según algunas hipótesis, está compuesta por partículas exóticas que, al chocar entre sí, se aniquilan y liberan calor, transformando las nubes de hidrógeno y helio en estrellas extraordinarias activadas por este fenómeno.
El origen de los agujeros negros supermasivos
Estas estrellas energizadas por materia oscura se habrían formado en condiciones óptimas hace varios cientos de millones de años, muy pronto tras el nacimiento del universo, especialmente en el interior de las regiones con alta concentración de materia oscura. En la actualidad, estas condiciones ya no existen.
Debido a su enorme masa, mucho mayor que la de cualquier estrella tradicional, estas extrañas estrellas habrían terminado sus vidas colapsando en agujeros negros con una masa inicial inmensamente superior a la de los agujeros negros formados a partir de estrellas normales. Este enorme peso inicial facilitaría el rápido crecimiento hasta alcanzar la masa de los agujeros negros supermasivos, que se encuentran comúnmente en el centro de galaxias. Resulta difícil explicar la existencia de estos gigantescos agujeros negros partiendo de masas iniciales pequeñas, como las de los agujeros nacidos de estrellas usuales. La presencia de las estrellas de materia oscura en el universo temprano proporcionaría una solución natural a este enigma.
Detectar huellas gravitacionales con pulsos de púlsares
Un análisis reciente de Sohan Ghodla y Cosmin Ilie, investigadores de la Universidad Colgate en Hamilton, Nueva York, revela que si estas estrellas de materia oscura realmente existieron durante la infancia del cosmos, es muy probable que aún se pueda detectar la marca gravitacional que dejaron en el tejido del espacio-tiempo. Esta detección se podría realizar midiendo con extrema precisión la llegada de señales provenientes de púlsares a la Tierra.
Los púlsares, núcleos extremadamente densos y giratorios de estrellas muertas, emiten haces de radiación regulares, semejantes a un faro cósmico debido a su giro constante y su potente campo magnético. Cuando estos haces están alineados con la Tierra, se captan pulsos regulares de ondas de radio con sincronización casi perfecta.
Al controlar cuidadosamente los tiempos de llegada de estos destellos de distintos púlsares, ubicados en diferentes lugares del universo, se crea una especie de red que puede captar sutiles distorsiones en el espacio-tiempo provocadas por ondas gravitacionales. Estas ondas de baja frecuencia podrían contener datos valiosos sobre eventos cósmicos remotos, incluyendo la formación de los primeros agujeros negros supermasivos, en los que posiblemente predominó la materia oscura.
En su último estudio titulado “Reconstructing PTA measurements via early seeding of supermassive black holes” y publicado en la revista Physical Review D, Ilie y Ghodla han explorado si los agujeros negros supermasivos originados por la muerte de estrellas de materia oscura pueden explicar una gran parte del fondo cósmico de ondas gravitacionales detectado mediante la técnica de cronometrado de púlsares.
Los resultados apuntan claramente a que estos enormes agujeros negros antiguos, frutos del colapso de las estrellas de materia oscura, son la causa principal de las huellas gravitacionales predominantes registradas en estas mediciones, confirmando una nueva ventana para entender la evolución del universo primitivo.
