Monstruosas estrellas oscuras habrían sido la simiente de los agujeros negros supermasivos

Aproximadamente 200 millones de años después del Big Bang, el universo era un lugar muy diferente.
Para empezar, no había luz de las estrellas ya que no había estrellas. Este período es conocido con el descriptivo nombre de la "Edad Media". Como no había estrellas, sólo existían nubes de los elementos más básicos, que inundaban el cosmos.
Aunque se cree que las primeras estrellas (conocidas como "estrellas de la Población III") se generaron cuando los gases hidrógeno y helio se enfriaron lo suficiente para condensarse, colapsar bajo su gravedad y dar inicio a las reacciones de fusión nuclear en los núcleos de estrellas (y de esta forma producir elementos más pesados), sin embargo existe otra posibilidad.
Aproximadamente a la vez que se formaron las primeras estrellas se cree había una gran cantidad de materia oscura. Aunque no está del todo claro qué es realmente la materia oscura, sabemos por varias observaciones que existía en grandes cantidades. La materia oscura representa la mayor parte de la masa de nuestro universo, y durante estos primera época, la materia oscura podría haber alimentado las primeras estrellas.
Esto puede sonar un poco extraño, pero se puede convertir en todavía más extraño.
Impresión artística de un agujero negro deformando el espacio-tiempo (NASA).
Según una nueva investigación dirigida por Katherine Freese de la Universidad de Michigan, Ann Arbor, la materia oscura no sólo tenía que desempeñar un papel en alimentar las primeras estrellas, sino que pudo haber creado "estrellas oscuras" tan masivas que habrían sido la simiente de los agujeros negros supermasivos.
Los agujeros negros son los gigantes del universo. Con una masa de un millón de soles, estos monstruos pueden hallarse viviendo en los centros de las galaxias, devorando las estrellas que se acercan demasiado.
Aunque hemos recorrido un largo camino en comprender la física detrás de agujeros negros y en detectarlos, estamos lejos de saber cómo han evolucionado.
Algunas teorías sugieren que aparecieron directamente en la sopa primordial, inmediatamente después del Big Bang (hace 13.750 millones de años), otras teorías sugieren que se formaron durante largos períodos de tiempo, absorbiendo (o "acretando") masa tragando estrellas y gas. Pero no tenemos hay una respuesta definitiva, y ahí es donde entran las estrellas oscuras.
Como la materia oscura tiene sus propias anti-partículas, cuando las partículas de materia oscura colisionan, se aniquilan y liberan energía. (La materia ordinaria necesita materia normal "anti-materia" para aniquilarse, la antimateria es una sustancia muy rara en la naturaleza.) Dentro de una estrella hipotética oscura, las partículas de materia oscura estuvieron forzadas a chocar y aniquilarse. Esto produjo una fuerza hacia el exterior, manteniendo la estrella oscura en equilibrio contra el colapso gravitacional y haciéndola brillar.
El nombre "estrella oscura" proviene de la teoría que sostiene que estos cuerpos estelares fueron alimentados por materia oscura, no porque en realidad fuesen "oscuras". De hecho, habrían sido las primeras estrellas verdaderamente brillantes en el universo (antes incluso de la formación de estrellas de la Población III). Estas estrellas eclipsarían fácilmente el brillo de nuestro sol.
Como señaló anteriormente el equipo de Freese, las estrellas oscuras habrían tenido una temperatura de superficial de al menos de 10.000 Kelvin. Además, tendrían que haber comenzado como estrellas muy grandes, extendiéndose más de 2000 veces el tamaño de nuestro Sol. Estaban compuestas principalmente de materia normal, pero el 0,1% de la masa de la estrella oscura era combustible de materia oscura.
Simulación de la distribución de materia oscura dentro de un volumen del universo (NASA).
Existía una gran cantidad de materia oscura rodeando las estrellas oscuras, podrían haber tenido el combustible necesario para sostenerese durante millones (o posiblemente miles de millones) de años.
Lo más interesante de estas estrellas oscuras es que no hay un límite en cuanto a la masa qué pudieran haber tenido. Mientras existiese un gran "halo" de la materia oscura para alimentarlas, la materia normal ordinaría habría sido atraída hacia la estrella. Mientras en las primeras estrellas de la Población III había un límite de masa (al llegar a una cierta masa se volvían demasiado calientes y esto evitaba que continuaran acretando más masa y creciendo), las estrellas oscura continuaron creciendo, devorando materia oscura y engordando con materia normal.
Estrella oscura devora materia oscura y ordinaria hasta superar la masa de 100.000 soles NASA (Ian O'Neill)
Según esta investigación, el equipo de Freese modeló el crecimiento de estas estrellas oscuras hasta que se crearon superestrellas oscuras (estrellas oscuras de más de 100.000 veces la masa del sol), lo que conduce a una conclusión interesante:
Una vez que la superestrellas oscuras hubiesen agotado su combustible de materia oscura, se contraerían y se calientarían. Su núcleo alcanzaría los 100 millones de kelvin y la fusión comienzaría. Su fase como estrellas alimentadas por fusión no duraría mucho antes de convertirse en agujeros negros.
Los agujeros negros formados después de este colapso gigantesco se convirtieron en los modernos agujeros negros supermasivos que se encuentran ocultos en el centro de las galaxias.
Pero, ¿Dónde está la prueba?
Pero esperen. Aunque esta teoría suena muy emocionante, no hay pruebas de que tales estrellas hayan siquiera existido, y mucho menos que hayan ayudado a generar agujeros negros.
Bueno, al menos todavía.
Los Telescopios espaciales como el James Webb Space Telescope (JWST) de la NASA podrían ser capaces de detectar las estrellas oscuras más grandes en el límite del universo observable después de que sea lanzado en 2014.
Los telescopios espaciales como el JWST y su predecesor, el Hubble, son capaces de buscar los objetos más distantes del universo. El récord de distancia de Hubble es de 13.100 millones de años-luz después de haber visto un estallido de rayos gamma en 2009. Puesto que la luz de esta explosión de rayos gamma fue emitida hace 13.100 millones, esta luz fue realmente la más antigua que hemos visto hasta ahora, producida por la explosión de una estrella en explosión sólo unos cientos de millones de años después del Big Bang.
JWST impulsará nuestra capacidad de observación todavía más, llevándonos posiblemente a detectar la luz producida por estas misteriosas estrellas oscuras antiguas. Aunque no será tarea fácil (los tiempos de exposición deben ser muy largos para recoger la débil luz de estos objetos tan lejanos), el equipo de Freese sabe qué buscar, lo que potencialmente podría descubrir el vínculo entre estas estrellas oscuras supermasivas y los agujeros negros supermasivos que encontramos en el cosmos.
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