La confirmación de las estrellas oscuras en el principio del universo podría no estar lejos
Puede que en poco tiempo los entusiastas de la astronomía incorporen el concepto de estrellas oscuras a su vocabulario. Estos enigmáticos objetos masivos podrían explicar el origen de los primeros agujeros negros supermasivos y arrojar luz sobre la naturaleza del universo en su infancia. De momento, nadie los ha observado e incluso su existencia se considera especulativa. No obstante, un equipo de científicos parece que al fin ha encontrado candidatos en el espacio que puedan confirmar la hipótesis luego de 20 años de investigaciones.
Estrellas oscuras: 101
En teoría, una estrella oscura es una estructura del universo temprano cuya energía proviene de la aniquilación de partículas de materia oscura, en lugar de la fusión nuclear de hidrógeno, como ocurre en las estrellas convencionales. Según la hipótesis, estas podrían alcanzar masas de hasta 10 millones de veces la del Sol y emitir 10,000 millones de veces su luminosidad. Su nombre no viene por ser opacas o literalmente negras, sino por que surgen a partir de partículas aún hipotéticas que no emiten, absorben ni reflejan luz ni otra forma de radiación electromagnética.
Son de los cuerpos celestes más extremos del Universo… y generan una de las preguntas más frecuentes a los astrónomos.
Los partidarios de la teoría sostienen que las estrellas oscuras fueron las primeras en emerger. De acuerdo con su modelo, las titánicas nubes primordiales de helio e hidrógeno se agruparon junto a cúmulos de materia oscura para desencadenar un fenómeno conocido como calentamiento por aniquilación. Este mecanismo, en el que la materia oscura se aniquila y libera energía, sería análogo a la fusión nuclear en las estrellas tradicionales. Primero se forman estas estructuras oscuras y cuando la enigmática materia se consume en su totalidad, pasan a ser astros convencionales fusionando hidrógeno. Al final de sus vidas, terminan convirtiéndose en agujeros negros.
Su presencia ofrece una explicación alternativa para los agujeros negros supermasivos en los primeros años posteriores al Big Bang, uno de las grandes dilemas del actual modelo universal. Según este planteamiento, no es posible que existan estructuras gravitacionales de esa naturaleza en los primeros cientos de millones de años del universo porque las estrellas (sus semillas) no han envejecido lo suficiente. La suposición de las estrellas oscuras implica, en esencia, un “ahorro de tiempo” en la transición de una nube de gas de hidrógeno y helio a un agujero negro supermasivo.
En busca de la estrella oscura ideal
En 2007, la astrofísica teórica Katherine Freese introdujo el concepto de las estrellas oscuras. “Están hechas de las cosas normales, solo que se alimentan de materia oscura que interactúa entre sí para producir calor. Al principio de hecho son opacas (por la baja temperatura) pero luego crecen y se vuelven muy, muy brillantes”, resumió en una entrevista.
Debido a que son estructuras primordiales, solo los telescopios ultrapotentes podrían captar un poco de su luz. En aquel momento, Freese no tenía herramientas para investigar sus suposiciones, pero 15 años después aparecería el telescopio espacial James Webb (JSWT), el primer instrumento capaz de percibir información proveniente del universo primitivo.
En 2023, el equipo de Freese al fin encontró una pista sobre las estrellas oscuras. El JWST detectó tres señales brillantes y muy lejanas que coincidían con las propiedades propuestas para dichas estructuras, como la presencia de grandes formaciones esféricas y una intensa luminosidad. En su artículo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), se sostiene que estas tres firmas son consistentes con la hipótesis de las estrellas oscuras; sin embargo, algunos revisores escépticos sugirieron que podrían tratarse simplemente de galaxias muy lejanas y difusas.
El último gran esfuerzo de la astrofísica llega en 2025. Esta vez tomó esas tres firmas brillantes de su trabajo anterior para aplicarles espectroscopias y acercarse más a su verdadera naturaleza. En astronomía, la técnica se emplea como una “huella” para verificar los elementos que rodean a un objeto en el espacio.
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La física ha consensuado que el universo se expande de manera acelerada, una de las pocas constantes cosmológicas con las que contamos, hasta ahora.
La nueva investigación, pendiente de publicación, concluye que dos de las tres candidatas exhiben características consistentes con una estrella oscura. Una de ellas, además, muestra la firma de helio ionizado (helio al que le falta un electrón), lo que constituye una señal aún más clara de la existencia de una estrella oscura. «Si no es real, entonces no sé de qué otra manera se podría explicar, excepto mediante la existencia de una estrella oscura», concluyó Freese.
La hipótesis de las estrellas oscuras representa una de las formas de explicar la presencia de agujeros negros supermasivos, aunque no es la única. Existen otras teorías que sugieren que estas estructuras gravitacionales podrían formarse directamente a partir del colapso de nebulosas, sin pasar por un proceso intermedio de maduración y evolución estelar convencional.