El descubrimiento de una 'enana oscura' podría abrir la puerta a descifrar el misterio de la materia oscura

DNVN - Un estudio recientemente publicado muestra que las misteriosas “enanas oscuras” pueden proporcionar pistas importantes, contribuyendo a aclarar la verdadera naturaleza de la materia oscura, uno de los mayores misterios de la cosmología moderna.

Una nueva clase propuesta de objetos estelares, llamados enanas oscuras, podría estar acechando en el centro de nuestra galaxia. Estas estrellas tenues y de baja masa podrían estar alimentadas no por fusión nuclear, sino por la aniquilación de partículas de materia oscura, lo que podría revelar la naturaleza esquiva de uno de los mayores misterios del universo. (Concepto artístico). Fuente: SciTechDaily.

Publicado en la Revista de Astrofísica y Astrofísica Nuclear, el equipo de investigadores del Reino Unido y Hawái introdujo el concepto de enanas oscuras y describió cómo los humanos pueden detectarlas utilizando instrumentos existentes, incluido el Telescopio Espacial James Webb. El nombre "enanas oscuras" no se debe a que sean inherentemente oscuras, sino a su estrecha relación con la materia oscura, una materia que sigue siendo fundamental para la astrofísica y la cosmología actuales.

Creemos que el 25 % del universo está compuesto por un tipo de materia que no emite luz, lo que la hace invisible a simple vista y a los telescopios. Solo podemos detectarla mediante sus efectos gravitacionales. Por eso la llamamos materia oscura, explicó el profesor Jeremy Sakstein, de la Universidad de Hawái y coautor del estudio.

Aunque se ha confirmado la existencia de la materia oscura y los científicos han observado su comportamiento, su verdadera naturaleza sigue siendo un misterio. En los últimos 50 años, se han propuesto numerosas hipótesis, pero ninguna ha sido respaldada por datos experimentales sólidos. Estudios como este buscan proporcionar métodos prácticos para acercarse a una respuesta definitiva.

Entre los principales candidatos a materia oscura se encuentran las Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMP), partículas con masas extremadamente grandes que interactúan muy débilmente con la materia ordinaria. Pasan a través de todo casi sin ser detectadas, no emiten luz, no se ven afectadas por las fuerzas electromagnéticas y, por lo tanto, no reflejan la luz y permanecen invisibles. Las WIMP solo pueden detectarse indirectamente a través de su influencia gravitatoria. Este es también el tipo de materia oscura necesario para la existencia de las enanas oscuras.

Ilustración de una enana negra. Fuente: Imagen creada por el equipo de Sissa Medialab con Adobe Illustrator.

La materia oscura puede interactuar gravitacionalmente, por lo que queda atrapada en las estrellas y se acumula en su interior. Cuando esto sucede, puede interactuar consigo misma y aniquilarse, liberando energía que calienta la estrella, explica Sakstein.

Las estrellas regulares, como el Sol, brillan mediante fusión nuclear en sus núcleos, cuando son lo suficientemente masivas como para que la gravedad comprima la materia hasta el punto de desencadenar reacciones entre los núcleos atómicos, liberando enormes cantidades de energía que percibimos como luz. Las estrellas enanas oscuras, en cambio, también brillan, pero no mediante fusión nuclear.

“Las enanas oscuras son muy pequeñas, solo representan alrededor del 8 % de la masa del Sol”, dijo Sakstein. Masas tan bajas no son suficientes para iniciar reacciones de fusión. Por lo tanto, estos objetos, aunque comunes en el universo, suelen emitir solo un tenue resplandor debido a la energía generada por su pequeño colapso gravitacional, y se denominan enanas marrones.

Sin embargo, cuando existen en regiones ricas en materia oscura, como el centro de la Vía Láctea, las enanas marrones pueden transformarse en otras formas. «Estos objetos acumulan materia oscura, lo que las convierte en enanas oscuras», enfatizó Sakstein. «Cuanta más materia oscura haya a su alrededor, más acumulan. Y cuanta más materia oscura acumulen, más energía podrán generar a partir de su aniquilación».

Pero todas estas teorías solo funcionan para cierto tipo de materia oscura. «Para que existan las enanas oscuras, la materia oscura debe estar compuesta de WIMP, o cualquier partícula masiva que pueda interactuar consigo misma para crear materia visible», afirmó Sakstein. Otras teorías, como la de los axiones, los neutrinos estériles o las tenues partículas ultraligeras, son demasiado ligeras para producir el efecto deseado. Solo las partículas masivas que pueden interactuar y aniquilarse en energía visible proporcionarían suficiente energía para las enanas oscuras.

Pero para que esta hipótesis sea válida, se necesita un método específico para identificar enanas oscuras. Por ello, Sakstein y sus colegas proponen una señal: el litio-7. Este elemento se quema muy rápidamente en estrellas normales y desaparece rápidamente. «Si se encuentra un objeto que parece una enana oscura, se pueden buscar trazas de litio-7. Si aún está ahí, no puede ser una enana marrón ni nada parecido», explica Sakstein.

Se cree que instrumentos modernos como el Telescopio Espacial James Webb pueden detectar objetos extremadamente fríos como las enanas oscuras. Sakstein sugiere un enfoque diferente: «Otra opción es observar la población completa y luego preguntarse estadísticamente si se debería incluir una población adicional de enanas oscuras para caracterizarla mejor».

Si los científicos identifican una o más enanas oscuras en los próximos años, ¿será suficiente para respaldar la hipótesis de que la materia oscura está compuesta de WIMP? "Con bastante firmeza", respondió Sakstein. "Con candidatos a materia oscura ligera, como los axiones, no creo que encontremos nada que se parezca a una enana oscura. No se acumulan dentro de las estrellas. Si encontramos enanas oscuras, sería una prueba contundente de que la materia oscura es masiva e interactúa fuertemente consigo misma, pero solo débilmente con el modelo estándar. Esto incluye las WIMP y algunos otros modelos exóticos".

Sin embargo, también señaló que el descubrimiento de enanas oscuras no significa necesariamente que la materia oscura sea una WIMP, sino que podría ser una WIMP u otra forma de materia que se comporte de manera muy similar a una WIMP.

Si se confirma esta hipótesis, se abrirían nuevas direcciones de investigación y podrían arrojar luz sobre uno de los mayores misterios del universo.

La Khe (según SciTech Daily)

Fuente: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/phat-hien-sao-lun-toi-co-the-mo-canh-cua-giai-ma-bi-an-vat-chat-toi/20250905082132203