por En todo el universo, las estrellas invisibles pueden estar muriendo en explosiones de alta energía, y una nueva investigación sugiere cómo los científicos pueden detectar estas catástrofes invisibles.
En un artículo publicado el 28 de junio en la base de datos de preprints arXiv, un equipo de astrofísicos exploró lo que sucede cuando las estrellas bosónicas, objetos teóricamente masivos hechos de materia oscura invisible, llegan al final de sus vidas. El resultado, escribieron, fue una explosión masiva similar a una supernova, solo que invisible: una «bosenova».
el universo invisible
cosas oscuras es una sustancia misteriosa que constituye más del 85% de la masa de casi todas las galaxias del universo. Si bien los astrónomos han encontrado muchas líneas de evidencia que apuntan a su existencia, todas esas líneas dependen de la influencia gravitacional de la materia oscura sobre la materia normal. No hemos detectado la existencia de materia oscura de ninguna otra manera, por lo que la identidad de la partícula responsable de la materia oscura sigue en duda.
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Durante años, la teoría principal fue que las partículas de materia oscura son pesadas, tan pesadas, si no más, que las partículas como los protones y los neutrones. Pero las búsquedas de interacciones entre la materia oscura pesada y la materia normal no han dado resultado. Así que ahora, los teóricos están recurriendo a modelos en los que la materia oscura es extremadamente ligera.
En perspectiva, la partícula conocida más brillante es la neutrino, que es unas 500.000 veces más ligero que un electrón. En los modelos más extremos, la materia oscura clara puede ser miles de millones de veces más ligera que un neutrino.
Si la materia oscura tiene muy poca masa, se comportará de forma inesperada. Por ejemplo, en lugar de volar alrededor del cosmos como partículas, vuela como ondas. Estas ondas también pueden unirse en grupos compactos en un fenómeno llamado «estrellas de bosones”, porque en estos modelos, la materia oscura es un tipo de partícula conocida como bosón.
Estas estrellas de bosones mantendrán el equilibrio a través de la interacción de dos fuerzas en competencia. Por un lado está la gravedad, cuya masa de materia oscura siempre quiere atraer a la estrella a un cúmulo más compacto. Pero la materia oscura tiene energía, que resiste la atracción de la gravedad, formando una estrella estable que sería completamente invisible.
A medida que una estrella bosónica envejece, gana masa lentamente, ya sea acumulando nueva materia oscura o fusionándose con otras estrellas bosónicas, según una nueva investigación. Eventualmente, la masa de la estrella aumentará hasta un punto crítico en el que la energía de la materia oscura ya no podrá resistir la atracción de la gravedad, por lo que la estrella bosónica comenzará a colapsar.
Este colapso ocurrirá con relativa lentitud y, al principio, no sucederá nada catastrófico. Pero a medida que la materia oscura se compacta, las partículas individuales comenzarán a chocar entre sí, aniquilándose y liberando energía. La energía del colapso se libera en forma de partículas de alta velocidad y alta energía que salen de la estrella bosónica. Sin embargo, debido a que estas partículas serían tan ligeras, aparecerían como un estallido de ondas de materia oscura emitidas por la estrella bosónica moribunda.
Como analogía, cuando las estrellas normales mueren en supernovas, emiten una enorme cantidad de fotones o partículas de luz. Pero como los fotones no tienen masa, aparecen como ondas de electricidad y magnetismo: luz.
En cambio, el hipotético evento descrito por los investigadores, al que llamaron «bosenova», fue completamente invisible. Bosenovas pueden estar apareciendo cerca de nosotros sistema solary nunca lo sabremos.
La única forma de detectar una explosión de bosenova es con detectores diseñados para encontrar materia oscura ultraligera. Muchos experimentos en todo el mundo ya están buscando materia oscura clara. Una bosenova aparece ante estos detectores como una oleada de materia oscura proveniente de una dirección particular en el cielo, al igual que una supernova tradicional aparece como una oleada de luz. Ahora que los investigadores han delineado cómo podría verse una firma de bosenova, esperan que estos experimentos encuentren rastros de esas señales de corta duración.
