Algo invisible y "borroso" puede acechar en el centro de la Vía Láctea, sugiere una nueva investigación
Los núcleos de las galaxias pueden no estar hechos de lo que pensábamos, sugiere una nueva investigación: podrían contener una estrella gigante e invisible hecha de una misteriosa materia "difusa".
Las galaxias pueden estar ancladas a "estrellas oscuras" gigantes: grupos de materia invisible ubicados en sus núcleos, sugiere una nueva investigación.
Aunque los astrónomos tienen abundante evidencia de que la mayor parte de la masa de cualquier galaxia es invisible, aún no conocen la identidad de esta "materia oscura". En las últimas décadas, la hipótesis más prometedora ha sido la de que la materia oscura está formada por algún tipo de partícula pesada que rara vez, o nunca, interactúa con la luz u otra materia. Pero esta hipótesis tiene dificultades para explicar las densidades relativamente bajas de los núcleos de las galaxias, porque las simulaciones del comportamiento de la materia oscura predicen que debería acumularse fácilmente hasta alcanzar densidades extremadamente altas, lo que no coincide con las observaciones.
Una posible respuesta a este problema es que las partículas de materia oscura son increíblemente ligeras: miles de millones de veces menos masivas que el neutrino, la partícula más ligera conocida actualmente. Apodadas "materia oscura difusa", estas partículas hipotéticas son tan ligeras que su naturaleza de onda cuántica se manifiesta en escalas más grandes, macroscópicas e incluso galácticas. Esto significa que pueden estabilizarse en grupos gigantes de materia invisible, formando estrellas oscuras.
Esto es especialmente interesante porque estas estrellas oscuras pueden extenderse en el espacio miles de años luz pero aún tienen masas relativamente bajas, ya que las partículas son muy ligeras. Por lo tanto, potencialmente pueden formar núcleos de galaxias, proporcionando la mayor parte de la masa de estas galaxias sin crear densidades superaltas en los centros galácticos.
Pero las galaxias están formadas por algo más que materia oscura, ya sea borrosa o no. También contienen materia normal, distribuida en forma de nubes de gas difusas y estrellas, y son esos elementos los que los astrónomos realmente pueden observar. Entonces, para probar esta idea, necesitamos comprender el vínculo entre la materia oscura difusa y la materia normal dentro de una galaxia.
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La 'pelusa' en nuestras estrellas
En un artículo publicado el 17 de diciembre de 2024 en el servidor de preimpresión arXiv, un equipo internacional de astrofísicos exploró cómo las galaxias podrían evolucionar en respuesta a la materia oscura difusa. Para este primer paso, no intentaron recrear una galaxia compleja completa. En lugar de ello, construyeron un modelo de juguete simple que contenía sólo dos componentes: un gran porcentaje de materia oscura difusa y un porcentaje menor de un gas ideal simple.
Luego calcularon cómo evolucionarían estos dos componentes bajo su influencia gravitacional mutua. Descubrieron que, a pesar del comportamiento inicialmente aleatorio, la materia oscura difusa se acumuló rápidamente en un gran grupo en el centro, con nubes más difusas de materia oscura rodeándola.
El gas siguió adelante, mezclándose con la materia oscura difusa en el centro, creando lo que los investigadores llamaron una estrella fermión-bosón, en referencia a los dos tipos de materia que se mezclaron para formar el objeto central. Esta estrella era totalmente diferente a nuestra concepción típica de una estrella. Sería gigantesco (hasta 10.000 años luz de diámetro) y casi completamente invisible, excepto por el sutil brillo del gas que se extiende por todo él.
Sin embargo, los investigadores señalaron que esto serviría como la representación ideal de un núcleo galáctico, que contiene densidades de materia normal más altas, pero no demasiado altas, confirmando así una predicción clave del modelo de materia oscura difusa.
El siguiente paso es construir modelos aún más sofisticados para explorar cómo podrían verse estas "estrellas" para que los astrónomos puedan comparar las predicciones con las observaciones del mundo real.