INICIO

13 de septiembre de 2007

Las estrellas más viejas pueden arrojar luz sobre la materia oscura

Imagen: Science

Las primeras estrellas del Universo podrían contener claves acerca de la naturaleza de la materia oscura, algo misterioso que constituye la mayor parte de la materia del Universo, pero que no interactúa con la luz, según informan cosmólogos en el número del 14 de septiembre de la revista Science.

Esas primeras estrellas llenaron, con materia oscura de moderada energía, o "tibia", que probablemente pueda haberse desarrollado en largas cuerdas. En cambio, las simulaciones de materia oscura fría y de movimiento lento, generalmente muestran que las primeras estrellas se formaron en grupos, según escriben los autores.

Se están realizando esfuerzos para encontrar alguna de tales estrellas antiguas, por lo que es hipotéticamente posible que nuevos descubrimientos de estrellas puedan ayudar a clarificar si el Universo está hecho de materia oscura tibia o fría.

Los científicos han desarrollado una variedad de experimentos, muchos de ellos en las profundidades de la Tierra, para detectar las partículas de materia oscura, pero los nuevos hallazgos sugieren que claves adicionales podrían venir del cielo nocturno.

Si la materia oscura es tibia, algunas de estas estrellas primordiales podrían estar esperándonos en nuestra propia galaxia. Esto lleva a la interesante perspectiva de aprender más acerca de la materia oscura estudiando esas viejas estrellas", dice el coautor del trabajo Tom Thenus, de la Universidad de Durham, en el Reino Unido y de la Unicversidad de Antwerpe, en Bélgica.

"La gravedad de la materia oscura estimuló a las estrellas nacientes pero su energía afectó cómo y dónde ellas nacieron. Si las primeras constelaciones pudiesen ser trazadas por futuros telescopios, la energía de la materia oscura subyacente podría ser deducida simplemente a partir de ellas, que nos dirían qué tipo de materia oscura ayudó a hacerlas", dice Joanne Baker, editora asociada de Science.

Los hallazgos basados en simulaciones numéricas permitieron a los investigadores una mejor comprensión de cuándo las primeras estrellas comenzaron a iluminar el Universo. Y proveyeron una nueva y posible explicación acerca de cómo se formaron algunos agujeros negros.

Después del Big Bang, el Universo se expandió rápidamente pero estuvo bastante liso y oscuro durante 100 millones de años. La materia oscura comenzó a formar estructuras, con su gravedad atrayendo a los gases de hidrógeno, helio y litio, que se condensaron y formaron las estrellas.

La materia oscura fría, la cual ha sido relativamente bien estudiada en simulaciones, se piensa que se dispersó a través del Universo en pequeñas ondas, como las de la superficie del agua. Puede haber colapsado en estructuras pequeñas y casi esféricas, creando pozos que juntaron esos gases, llevando a la formación de estrellas.

Debido a que las partículas de materia oscura tibia se mueven rápido, sin embargo, ellas quizá hayan dispersado las pequeñas ondas, evitando la formación de estructuras pequeñas que emergieron en el escenario de la materia oscura fría. De acuerdo a los autores de las simulaciones, el gas se debe haber condensado, en cambio, en largos filamentos, estirándose rápidamente a lo largo de sus ejes más cortos, debido a la gravedad.

"Los filamentos deberían medir aproximadamente 9000 años luz de largo, lo que representa alrededor de un cuarto del tamaño de la Vía Láctea. Ellos podrían haberse fragmentado en una gigantesca erupción de formación de estrellas, un evento espectacular para ser contemplado", dijo el primer autor Liang Gao, de Durham.

Adicionalmente, para producir la primera luz en el oscuro Universo estas estrellas deben haber formado los primeros elementos pesados, como el carbono, el oxígeno y el silicio. Estos elementos son cruciales para formar objetos sólidos como la Tierra y los otros planetas rocosos.

Algunas de las estrellas deben haber tenido masas particularmente bajas. Cuánto menor masa tiene una estrella, más larga es su vida, por lo que alguna de esas pequeñas primeras estrellas pueden ser aún detectables en galaxias tales como la Vía Láctea.

Otra opción para detectar estas grandes explosiones de estrellas puede ser buscar la luz proveniente de los lugares más distantes del Universo, los cuales podrían mostrar las primeras estrellas a medida que ellas fueron formadas.

El escenario de materia oscura tibia puede también proveer una pieza importante para el rompecabezas de cómo se formaron los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias. Estos agujeros negros monstruosos pueden pesar tanto como mil millones de veces la masa del Sol, y reuieren una siembra masiva para permitirles crecer tanto.

El posible origen de sus semillas ha sido poco claro, pero Gao y Thenus proponen que la cuerda de estrellas puede colapsar, causando que las estrellas colisionen unas con otras creando un agujero negro semilla.

(jg)

Más información en:
http://www.aaas.org/