Enanas marrones extrañas, ¿almacenes de materia oscura?
ASTROFÍSICA.
La materia oscura es un tipo desconocido de materia que no puede detectarse más que por su influencia gravitatoria. Es más abundante en el cosmos que la materia normal. No corresponde a agujeros negros convencionales ni a ninguna otra clase de astro conocida.
Una nueva investigación hace sospechar que algunos de los cuerpos celestes llamados “enanas marrones” que tienen más masa que un planeta pero menos que una estrella, pueden absorber materia oscura hasta convertirse en algo que los autores del estudio describen como “enanas oscuras”.
Recreación artística de una enana marrón que ha acumulado mucha materia oscura y se ha convertido en una enana oscura. Imagen: creada por el equipo del Sissa Medialab con Adobe Illustrator. CC BY.
El estudio lo ha llevado a cabo un equipo encabezado por la física Djuna Croon, de la Universidad de Durham en el Reino Unido, y el físico Jeremy Sakstein, de la Universidad de Hawái, Estados Unidos.
De la materia oscura, tan solo se sabe que existe y su forma de comportarse. Pero se desconoce qué es.
En las últimas cinco décadas se han propuesto varias hipótesis sobre la naturaleza de la materia oscura, pero ninguna ha reunido aún suficientes pruebas experimentales para imponerse. Estudios como el de Croon y sus colegas son importantes porque ofrecen herramientas concretas para salir de este punto muerto.
Entre los candidatos a materia oscura más divulgados se encuentran las partículas masivas de interacción débil (WIMPs por sus siglas en inglés), partículas hipotéticas de gran masa pero que interactúan muy débilmente con la materia ordinaria: la suelen atravesar sin que se note, no emiten luz ni reaccionan a las fuerzas electromagnéticas (por lo que no reflejan la luz y permanecen invisibles), y solo se revelan a través de sus efectos gravitatorios. Este tipo de materia oscura sería necesaria para que existieran las enanas oscuras. La materia oscura interactúa gravitatoriamente, por lo que podría ser capturada por las estrellas y acumularse en su interior. Si eso ocurre, también podría interactuar consigo misma y aniquilarse, liberando energía que contribuiría a calentar la estrella.
Las estrellas ordinarias, como nuestro Sol, brillan porque en su núcleo se producen procesos de fusión nuclear que generan grandes cantidades de calor. La fusión se produce cuando la masa de una estrella es lo suficientemente grande como para que las fuerzas gravitatorias compriman la materia hacia el centro con tal intensidad que desencadenen reacciones entre los núcleos atómicos. Este proceso libera una enorme cantidad de energía, que vemos en forma de luz. Las enanas marrones también emiten luz, pero no debido a la fusión nuclear, ya que su masa es insuficiente para ello. Por esta razón, este tipo de objetos, muy comunes en el universo, solo suelen emitir una luz tenue (debido a la energía producida por su relativamente pequeña contracción gravitatoria).
Sin embargo, si las enanas marrones están en regiones del cosmos donde la materia oscura es muy abundante, como por ejemplo el centro de nuestra galaxia, pueden transformarse en otra cosa. Una enana marrón puede absorber materia oscura en cantidades lo bastante grandes como para transformarse en una enana oscura. Cuanta más materia oscura tenga a su alrededor, más cantidad de ella podrá capturar. Y, cuanta más materia oscura acabe dentro del astro, más energía se producirá a través de su aniquilación.
Pero todo esto depende de que la materia oscura sea de un tipo hipotético muy concreto. Las enanas oscuras solo pueden existir si la materia oscura está hecha de WIMPs, o de partículas muy parecidas a estas. Otros candidatos propuestos para explicar la materia oscura (como los axiones, las partículas ultraligeras difusas o los neutrinos estériles) son demasiado ligeros para producir el efecto esperado en estos objetos. Solo partículas masivas, capaces de interactuar entre sí y aniquilarse liberando energía visible, podrían permitir la existencia de enanas oscuras.
Esta hipótesis, sin embargo, tendría poco valor si no hubiera una forma específica y clara de identificar una enana oscura. Por este motivo, Croon y sus colegas proponen un marcador distintivo. Hay unos cuantos marcadores posibles, pero han escogido el litio-7 porque su presencia resulta bastante inequívoca. El litio-7 se consume rápidamente en las estrellas ordinarias. Y su presencia en enanas marrones convencionales es escasa. Así que si en un astro, del que se sospeche que es una enana oscura, se detecta la presencia de litio-7 en cantidades significativas, ello puede demostrar que ciertamente es una enana oscura, ya que ese litio-7 no estaría allí si el objeto fuera una enana marrón o un astro similar.
El estudio se titula “Dark Dwarfs: Dark Matter-Powered Sub-Stellar Objects Awaiting Discovery at the Galactic Center”. Y se ha publicado en la revista académica Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, editada por IOP Publishing Ltd y por el Sissa Medialab.
Por: Redacción.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings