Durante mucho tiempo, los astrónomos pensaron que un peculiar sistema estelar observado por el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea era un simple caso de una estrella que orbitaba alrededor de un agujero negro. Pero ahora, dos astrónomos cuestionan esa afirmación y descubren 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 y, bueno, algo más. La estrella pesa un poco menos que el sol (0,93 masa solar) 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 a la que Marte orbita alrededor del sol, completando una órbita cada 188 días.
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¿Qué podría ser ese compañero oscuro? Una posibilidad es que sea un agujero negro. Si bien eso encajaría fácilmente en términos de observaciones orbitales, esa hipótesis tiene desafíos. Los agujeros negros se forman a partir de la muerte de estrellas muy masivas, y para que se presente esta situación, una estrella similar al Sol tendría que formarse en compañía de uno de esos monstruos. Si bien no es del todo imposible, ese escenario requiere una extraordinaria cantidad de ajustes para que la coincidencia suceda y para mantener estos objetos en órbita unos alrededor de otros durante millones de años.
Entonces, tal vez ese compañero orbital oscuro sea algo mucho más exótico, como proponen los investigadores en el nuevo estudio. Tal vez, sugieren, es un grupo de partículas de materia oscura.
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 modelos teóricos asumen que la materia oscura se distribuye uniformemente en cada galaxia, pero hay modelos que permiten que se acumule sobre sí misma.
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 transporta la fuerza electromagnética. Si bien conocemos solo un conjunto limitado de bosones en el modelo estándar de física de partículas, no hay nada, en principio, que impida que el universo tenga muchos más tipos.
Estos tipos de bosones no transportarían fuerzas, pero aun así empaparían el universo. Lo más importante, tendrían la capacidad de formar grandes grupos. Algunos de estos grupos podrían tener el tamaño de sistemas estelares completos, pero algunos podrían ser mucho más pequeños. Los grupos más pequeños de materia oscura bosónica podrían ser tan pequeños como estrellas, y estos objetos hipotéticos reciben un nuevo nombre: estrellas bosónicas.
Las estrellas de bosones serían completamente invisibles. Debido a que la materia oscura no interactúa con otras partículas o con la luz, solo podemos detectarlas a través de la influencia gravitatoria en su entorno, como si una estrella normal orbitara una estrella bosónica.
Los investigadores señalaron que un modelo simple de materia oscura de bosones podría producir suficientes estrellas de bosones para hacer plausible este resultado en los datos de Gaia, y que reemplazar un supuesto agujero negro con una estrella de bosones podría explicar todos los datos de observación.
Si bien es poco probable que este sea realmente el descubrimiento de una estrella de bosones, los autores aún instaron a realizar observaciones de seguimiento. Lo que es más importante, este sistema único nos brinda una rara oportunidad de estudiar el comportamiento de la gravedad fuerte, permitiéndonos examinar la teoría de Einstein. teoría de la relatividad general para ver si aguanta. En segundo lugar, si se trata de una estrella bosónica, este sistema es la configuración experimental perfecta. Podemos jugar con nuestros modelos de estrellas bosónicas y ver qué tan bien pueden explicar la dinámica orbital de este sistema y usar esa información para vislumbrar los rincones oscuros del universo.