Extraño sistema estelar puede albergar la primera evidencia de ‘estrellas de materia oscura’ ultra raras
Los astrónomos han considerado durante mucho tiempo un curioso sistema estelar observado por el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea como un simple caso de una estrella que orbita alrededor de un agujero negro. Pero ahora, dos astrónomos están desafiando esa afirmación, encontrando evidencia que apunta a algo aún más extraño: posiblemente un tipo de estrella nunca antes vista hecha de materia oscura invisible. Su estudio, que aún no ha sido revisado por pares, se publicó en el servidor de preimpresión arXiv el 18 de abril.
El sistema en sí consiste en una estrella similar al sol, entre otras cosas. La estrella pesa un poco menos que el Sol (0,93 masas solares) y tiene aproximadamente la misma abundancia química que nuestra estrella. Su misteriosa estrella compañera es mucho más masiva: alrededor de 11 masas solares. Estos objetos se orbitan entre sí a una distancia de 1,4 AU, aproximadamente la distancia a la que Marte orbita alrededor del Sol, completando una órbita completa cada 188 días.
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¿Cuál sería ese compañero oscuro? Una posibilidad es que sea un agujero negro. Si bien esto se ajusta fácilmente a la factura en términos de observaciones orbitales, existen desafíos con esa suposición. Los agujeros negros se forman por la muerte de estrellas muy masivas, y para que esto ocurra, una estrella similar al Sol debe haberse formado junto a una de las estrellas gigantes. Si bien no es del todo imposible, este escenario habría requerido muchos ajustes para hacer que la coincidencia sucediera y mantener estos objetos orbitando entre sí durante millones de años.
Entonces, tal vez ese oscuro compañero en órbita sea algo aún más exótico, como sugieren los investigadores en el nuevo estudio. Tal vez, pensaron, era una nube de partículas de materia oscura.
La materia oscura es una forma invisible de materia que constituye la gran mayoría de la masa de cada galaxia. Todavía no entendemos completamente su identidad. La mayoría de los modelos teóricos asumen que la materia oscura se distribuye uniformemente en cada galaxia, pero algunos modelos permiten que se acumule por sí sola.
Uno de los modelos postula que la materia oscura es un nuevo tipo de bosón. Un bosón es una partícula que transporta la fuerza de la naturaleza; por ejemplo, un fotón es un tipo de bosón que transporta la fuerza electromagnética. Si bien solo conocemos un conjunto finito de bosones en el modelo estándar de física de partículas, en principio no hay nada que impida que el universo tenga una variedad mucho más amplia de bosones.
Estos tipos de bosones no tienen fuerza, pero aun así saturan el universo. Lo más importante es que tendrán la capacidad de formar grandes grupos. Algunos de estos grupos pueden ser tan grandes como sistemas estelares completos, pero algunos pueden ser mucho más pequeños. Los grupos más pequeños de materia oscura de bosones podrían ser tan pequeños como estrellas, y estos objetos hipotéticos tienen un nuevo nombre: estrellas de bosones.
Las estrellas bosónicas serían completamente invisibles. Debido a que la materia oscura no interactúa con otras partículas o con la luz, solo podemos detectarla a través de su influencia gravitacional en su entorno, al igual que una estrella normal que orbita una estrella bosónica.
Los investigadores señalan que un modelo simple de materia oscura de bosones podría producir suficientes estrellas de bosones para hacer plausible este resultado en los datos de Gaia, y que la sustitución de agujeros negros putativos por estrellas de bosones podría explicar toda la observación de datos.
Si bien este es en realidad un descubrimiento poco probable de una estrella bosónica, los autores aún recomiendan observaciones de seguimiento. Lo que es más importante, este sistema único nos brinda una rara oportunidad de estudiar el comportamiento de la gravedad fuerte, permitiéndonos probar la teoría general de la relatividad de Einstein para ver si se cumple. En segundo lugar, si se trata de una estrella de bosones, el sistema es la configuración experimental perfecta. Podemos jugar con nuestros modelos de estrellas bosónicas para ver qué tan bien explican la dinámica orbital de este sistema y usar esta información para vislumbrar rincones oscuros del universo.
