Traducido por Julio Batista
Original de Paul Sutter para un ciencia viva
Los astrónomos han pensado durante mucho tiempo que un sistema estelar en particular observado por el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea era solo el caso de una estrella que orbitaba alrededor de un agujero negro. Pero ahora dos astrónomos están desafiando esa afirmación, encontrando que la evidencia sugiere algo mucho más extraño: posiblemente, un tipo de estrella nunca antes vista hecha de materia oscura invisible. Su investigación, que aún no ha sido revisada por pares, se publicó el 18 de abril en el servidor de preimpresión. arXiv.
El sistema en sí consiste en una estrella similar al Sol, bueno, algo más al lado. La estrella pesa un poco menos que el Sol (0,93 masas solares) y tiene aproximadamente la misma abundancia química que nuestra estrella. Su misterioso compañero es mucho más masivo: alrededor de 11 masas solares. Los objetos se orbitan entre sí a una distancia de 1,4 unidades astronómicas, aproximadamente la distancia que Marte orbita alrededor del Sol, realizando una órbita completa cada 188 días.
¿O qué podría ser este compañero oscuro? Una posibilidad es que parezca un agujero negro. Embora encaja tan fácilmente en términos de observaciones orbitales que se supone que hay grandes lagunas. Las madrigueras negras se forman a partir de la muerte de estrellas muy masivas, y para que esta situación se dé, se formaría una estrella soltera en compañía de uno de estos monstruos. Sin embargo, no es totalmente imposible, este escenario requiere una extraordinaria cantidad de ajustes finos para que suceda y para mantener estos objetos orbitando entre sí durante miles de años.
Entonces, tal vez este compañero orbital oscuro sea algo mucho más exótico, como sugieren los investigadores en el nuevo estudio. Tal vez, sugieren, es un montón 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 tenemos una comprensión sólida de su identidad. La mayoría de los dos modelos teóricos asumen que la materia oscura se distribuye uniformemente en cada galaxia, pero hay modelos que permiten que se agrupe.
Uno de estos modelos plantea la hipótesis de que la materia oscura es un nuevo tipo de bosón. Los bosones son las partículas que transportan las fuerzas de la naturaleza; Por ejemplo, un fotón es un bosón que lleva una fuerza electromagnética. Aunque solo conocemos un conjunto limitado de bosones en el modelo estándar de la física de partículas, no hay nada, en principio, que impida que el universo tenga muchos otros tipos.
Estos tipos de bosones no transportarían fuerzas, pero aun así inundarían el Universo. Más importante aún, tienen la capacidad de formar grandes aglomerados. Algunos de estos cúmulos pueden tener el tamaño de sistemas estelares completos, pero algunos pueden ser mucho más pequeños. Los cúmulos más pequeños de materia oscura bosónica pueden ser tan pequeños como una estrella, y estos objetos hipotéticos reciben un nuevo nombre: estrellas bosónicas.
Las estrellas bosónicas serían completamente invisibles. Dado que la materia oscura no interactúa con otras partículas o con la luz, solo podemos detectarla a través de la influencia gravitatoria en su entorno, como una estrella normal que orbita alrededor de una estrella bosónica.
Los investigadores sugerirán que un modelo simple de materia oscura bosónica podría producir suficientes estrellas bosónicas para hacer plausible este resultado, dado por Gaia, y que sustituir un supuesto agujero negro por una estrella bosónica podría explicar todas las observaciones dadas.
Aunque es poco probable que se trate de una estrella bosónica descubierta, los autores aún solicitan observaciones adicionales. Más importante aún, este sistema único nos brinda una rara oportunidad de estudiar el comportamiento de la gravedad fuerte, permitiéndonos examinar la teoría de la relatividad general de Einstein para ver si retiene agua. En segundo lugar, si se forma una estrella bosónica, este sistema es la configuración experimental perfecta. Podemos saltar con nuestros modelos de estrellas de bosones y ver cómo pueden explicar mejor la dinámica orbital de este sistema y usar esta información para vislumbrar los bordes oscuros del Universo.