El telescopio Nancy Grace Roman podría tener la capacidad de detectar estrellas de materia oscura, supermasivas. Esas estrellas son puramente hipotéticas, y si es que llegaron a existir en algún momento, solo pudieron aparecer durante los primeros momentos de vida del cosmos.
Las estrellas supermasivas de materia oscura son una posibilidad muy exótica
Las primeras estrellas del universo eran muy diferentes a lo que podemos observar hoy en día. Estaban formadas principalmente por hidrógeno y helio, sin elementos más pesados que ayudasen a generar energía en su núcleo. Esto permitía que pudieran ser muchísimo más masivas que el Sol. Algunas de las primeras estrellas, quizá, pudieron ser incluso más extrañas. En la infancia del cosmos, la materia oscura pudo estar mucho más concentrada que en la actualidad y podría haber dado lugar a la formación de objetos de lo más exótico.
Una posibilidad es la de las estrellas oscuras, que estarían formadas por materia oscura. Desde el punto de vista gravitacional, la materia oscura y la normal actúan de una manera similar. Las acumulaciones de materia oscura, en la infancia del cosmos, podría haber acumulado nubes de hidrógeno y helio a su alrededor. A medida que esta materia colapsaba bajo su propio peso, la materia oscura en su núcleo podría haber llegado a generar energía. En algunos modelos de materia oscura, las partículas pueden aniquilarse y producir rayos gamma y neutrinos.
Estas partículas de alta energía tendrían la función de impedir que la nube colapse. Sería algo similar a cómo la fusión nuclear, en el interior de una estrella normal, es la que impide que el astro colapse bajo su propia gravedad. Estas estrellas de materia oscura habrían sido gigantescas. Su diámetro hubiera sido decenas de miles, y quizá cientos de miles de veces más grande que el del Sol. Sin embargo, hubieran sido estrellas tenues y con una densidad más bien baja. Si existiesen, la tecnología actual sería incapaz de detectar su presencia.
La gran capacidad del telescopio Nancy Grace Roman
El telescopio espacial Nancy Grace Roman (anteriormente conocido como WFIRST) podría ser lo suficientemente potente como para detectar estas estrellas. Habrá que esperar unos cuantos años porque el telescopio no se lanzará hasta mayo de 2027. Será un telescopio infrarrojo de campo ancho. Estará bien preparado para explorar el borde tenue y lejano del universo. Un grupo de investigadores se ha preguntado, en un nuevo trabajo, si el telescopio Nancy Grace Roman será capaz de observar algunas de estas estrellas (si es que existieron).
Específicamente, plantean que el telescopio podría detectar estrellas de materia oscura con una masa superior a 100 000 veces la masa del Sol. Sin embargo, las estrellas oscuras de estas dimensiones, probablemente, no fueron especialmente abundantes. Una mejor estimación planeta que estos astros, si realmente existieron, debieron tener en torno a 10 000 masas solares (una masa solar es la unidad que se utiliza para expresar cuánta masa tiene una estrella, utilizando como referencia la masa del Sol). También podrían ser detectadas.
Sin embargo, en este caso, hace falta algo de ayuda. El telescopio necesitaría la ayuda de una lente gravitacional, el telescopio Nancy Grace Roman podría ser capaz de observar una estrella oscura de esa masa. Los autores plantean un método que resulta todavía más atractivo: combinar las observaciones del telescopio Nancy Grace Roman con las de James Webb. De esta manera, podrán identificar posibles estrellas oscuras con el telescopio Roman, siendo conscientes de que no será posible distinguir estas estrellas de las jóvenes galaxias pequeñas de esa época.
Cómo distinguir las estrellas de materia oscura de esas galaxias jóvenes
Un rasgo que permite distinguir a las galaxias, frente a las estrellas de materia oscura, es que estas últimas deberían mostrar una línea de emisión del helio muy concreta (llamada λ1640) que el telescopio James Webb puede detectar. El telescopio Nancy Grace Roman está mejor preparado para detectar posibles candidatas. James Webb, por su parte, puede utilizarse para confirmar los posibles hallazgos. Es un ejemplo fantástico de cómo los puntos fuertes de diferentes telescopios pueden complementar la debilidad de otros.
Si la estrategia tiene éxito, en la próxima década, podría ayudar a los astrónomos a entender un misterio cosmológico diferente, que es el de los agujeros negros supermasivos. Todavía no está bien entendido cómo es posible que, en la infancia del universo, se formasen agujeros negros masivos con tanta rapidez. Una posibilidad es que tuviesen la ayuda de estas estrellas oscuras. Una vez que sus núcleos, de materia oscura, dejasen de generar energía, las estrellas podrían haber colapsado lo suficientemente rápido para formar un agujero negro masivo.
De esta manera, sí que sería posible que un agujero negro supermasivo creciese lo suficientemente rápido. Así que, de confirmarse que existieron, también ayudarían a resolver uno de los grandes misterios sobre la infancia del universo y la existencia de agujeros negros supermasivos en tan poco tiempo. En cualquier caso, habrá que esperar al lanzamiento de Nancy Grace Roman y a que entre en funcionamiento. Así que, como mínimo, hasta finales de esta década o principios de la siguiente, probablemente no haya grandes avances en este campo…
Estudio
El estudio es S. Zhang, C. Illie y K. Freese; «Detectability of Supermassive Dark Stars with the Roman Space Telescope». Está disponible para su consulta en la plataforma arXiv, en este enlace.
Referencias: Universe Today
