Fusión de estrellas de bosones probaría que existe la materia oscura

Una fusión de estrellas de bosones, conocidas por algunos astrónomos y astrofísicos como estrellas transparentes, podría explicar la colisión de agujeros negros más masiva jamás observada, que produjo la onda gravitacional GW190521, y probar la existencia de la materia oscura.



Es la conclusión del trabajo de un equipo internacional de científicos, liderado por el Instituto Gallego de Física de Altas Energías (Igfae) y la Universidad de Aveiro.


Las ondas gravitacionales son olas en el tejido del espacio-tiempo que viajan a la velocidad de la luz y cuya existencia fue predicha por Albert Einstein en en su teoría general de la relatividad. Estas ondas se originan en los eventos más violentos del universo, llevando consigo la información sobre dicho origen.


Desde 2015, el ser humano puede observar e interpretar ondas gravitacionales gracias a los detectores Advanced LIGO (Livingston y Hanford, Estados Unidos) y al detector Virgo (Cascina, Italia). Hasta ahora, éstos han observado alrededor de 50, originadas durante las fusiones de dos de los entes más misteriosos del universo –agujeros negros y estrellas de neutrones–, que nos han permitido saber más acerca de estos objetos.


Pese a todos los descubrimientos acumulados en sólo seis años, el potencial real de las ondas gravitacionales va mucho más allá. En el futuro, podrían permitirnos observar nuevos tipos de objetos celestes y dar pistas sobre problemas fundamentales de la ciencia como, por ejemplo, la naturaleza de la materia oscura. Esto último, sin embargo, podría haber ocurrido ya.


Onda gravitacional


En septiembre de 2020, las colaboraciones científicas LIGO y Virgo, anunciaron la onda gravitacional GW190521. De acuerdo con el análisis realizado, esta señal era compatible con la fusión de dos agujeros negros de 85 y 66 veces la masa del Sol, lo que dio lugar a uno final de 142 masas solares.


Este último es el primero de una nueva familia de agujeros negros: los de masa intermedia. Tal descubrimiento reviste gran importancia, pues dichos agujeros negros eran considerados una especie de eslabón perdido entre dos familias ya conocidas: los de masa estelar que se forman por el colapso de una estrella y los supermasivos que se esconden en los centros de las galaxias, incluyendo nuestra Vía Láctea.


Hoy, parte de los científicos de LIGO y Virgo publican que esa señal no la produjeron dos agujeros negros, sino dos estrellas transparentes hechas de partículas nunca observadas que son billones de veces más ligeras que un electrón.


Se llaman bosones ultraligeros y en teoría pueden ser la explicación a uno de los mayores enigmas del universo: ¿qué es la materia oscura?, ese misterioso componente que constituye 27 por ciento del universo mientras la materia conocida compone sólo 5 por ciento?


En el artículo publicado en Physical Review Letters, un equipo de científicos liderado por Juan Calderón Bustillo, en el Igfae, centro mixto de la Universidad de Santiago de Compostela y la Xunta de Galicia, y Nicolás Sanchis-Gual, investigador posdoctoral en la Universidad de Aveiro y en el Instituto Superior Técnico, de la Universidad de Lisboa, propusieron un nuevo origen para la señal GW190521: la fusión de dos objetos exóticos conocidos como estrellas de bosones.


Esos cuerpos son objetos hipotéticos que constituyen uno de los principales candidatos para formar lo que conocemos como materia oscura. Asumiendo ese tipo de colisión, el equipo fue capaz de estimar la masa del constituyente fundamental de esas estrellas, una nueva partícula conocida como bosón ultraligero, billones de veces más ligera que un electrón.


Fueron teorizadas a finales de los años 50 y descritas en mayor detalle en la década posterior. Se trataría de astros hechos de partículas que no emiten luz, pero en lugar de ser un gran punto oscuro en el firmamento serían transparentes a nuestros ojos. Hasta ahora no se ha podido comprobar su existencia debido a que falta la tecnología necesaria y modelos que expliquen bien su comportamiento.

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