El telescopio James Webb podría haber descubierto estrellas oscuras
Las estrellas compuestas de materia oscura podrían haber sido observadas indirectamente por James Webb por primera vez.
Las estrellas oscuras son tipos de estrellas que, en lugar de recibir energía mediante fusión nuclear, la obtienen mediante un proceso de aniquilación de materia oscura en sus núcleos. La colisión de partículas de materia oscura generaría calor, impidiendo el colapso gravitacional y el inicio de la fusión nuclear, como en las estrellas normales. Estas estrellas serían objetos grandes y fríos, pero muy luminosos en longitudes de onda infrarrojas.
Este tipo de estrella nunca se ha observado directamente y solo existe en el ámbito hipotético. Según la teoría, tendrían una masa aproximadamente 1000 veces mayor que la del Sol y podrían observarse con el equipo del Telescopio Espacial James Webb. Además, algunos astrónomos creen que podrían ayudar a explicar la existencia de agujeros negros masivos en el universo primitivo. La idea es que, tras agotar la materia oscura de su interior, colapsarían formando agujeros negros sin explotar en una supernova.
Recientemente, algunos astrónomos han retomado el debate sobre el análisis de datos observados por el JWST en 2022. Un grupo de astrónomos cree que estos datos demuestran que el JWST observó estrellas oscuras por primera vez, lo que ha reavivado el debate. Tres objetos brillantes, inicialmente identificados como galaxias, presentan características que cabría esperar observar en estrellas oscuras. Si más datos confirman este descubrimiento, sería la primera observación de este tipo de estrellas.
Estrellas oscuras
Las estrellas oscuras son un tipo hipotético de objeto que podría haber existido en el universo primitivo. Estas estrellas tendrían hidrógeno y helio en su composición, lo que habría acrecentado materia oscura. Con la cantidad de materia oscura en su interior, la colisión de partículas impediría el proceso de fusión nuclear. En cambio, la estrella tendría como combustible un proceso llamado aniquilación de materia oscura, que generaría calor en su interior.
Con la cantidad de materia oscura, estas estrellas podrían alcanzar masas unas 1000 veces superiores a la del Sol. Serían mucho más grandes y frías que las estrellas actuales. Por lo tanto, el calor emitido por la aniquilación de la materia oscura haría que estas estrellas brillaran en el rango infrarrojo. Esta parte del espectro electromagnético es la que observa el Telescopio James Webb.
Agujeros negros masivos en el universo joven
Uno de los mayores misterios de la astronomía actual es la existencia de agujeros negros supermasivos en un universo muy joven. Este descubrimiento se produjo al analizar los primeros datos del Telescopio James Webb. Las observaciones iniciales mostraron agujeros negros con miles de millones de masas solares presentes tan solo unos cientos de millones de años después del Big Bang.
El problema que los astrónomos han detectado es que, según los modelos actuales, estos objetos no habrían tenido tiempo de crecer tanto. Los modelos actuales indican que los agujeros negros se forman a partir del colapso de estrellas masivas y crecen gradualmente, acumulando materia y fusionándose con otros agujeros negros. La velocidad de este crecimiento no es lo suficientemente rápida como para explicar la existencia de agujeros negros tan masivos en el universo primitivo.
¿Cómo resuelven este problema las estrellas oscuras?
Para resolver este misterio, varios físicos y astrónomos han propuesto diferentes modelos que explican las observaciones. Una de estas posibles soluciones sería la existencia de estrellas oscuras. Estos objetos podrían haber acumulado masas mucho mayores que las estrellas normales. Tras agotar la materia oscura de su interior, una estrella oscura masiva podría colapsar directamente, sin pasar por una fase de supernova, formando un agujero negro masivo.
Este mecanismo, llamado colapso directo, generaría el germen de agujeros negros masivos que crecerían más rápido. Como resultado, los agujeros negros supermasivos, observados por el JWST, podrían ya existir en el universo joven. La explicación cobró aún más fuerza con las observaciones del JWST, que concordarían con la predicción teórica de estrellas oscuras.
Observaciones de estrellas oscuras
Los investigadores han identificado tres candidatos a estrellas oscuras, denominados JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 y JADES-GS-z11-0. Estos objetos se ubicarían en el universo extremadamente joven, con corrimientos al rojo entre 11 y 14. Se predijo que los espectros de estos candidatos mostrarían una señal de helio, esperada en estrellas oscuras. Estas señales no se esperaban en galaxias, ya que los tres objetos se clasificaron inicialmente.
Los tres objetos encontrados serían consistentes con fuentes puntuales, lo que indicaría que podrían ser estrellas oscuras. De confirmarse con nuevas observaciones, el JWST podría haber encontrado las primeras estrellas oscuras jamás observadas. Sin embargo, aún es prematuro descartar la posibilidad de que estos objetos no sean galaxias. La idea es que observaciones más detalladas puedan determinar si, de hecho, son estrellas oscuras o galaxias.