MADRID, 1 Oct. (EUROPA PRESS) -
Algunas de las primeras estrellas del universo podrían haber sido muy diferentes de las estrellas regulares (producidas por fusión nuclear) catalogadas durante milenios.
Nuevas observaciones con el telescopio espacial James Webb han identificado cuatro objetos extremadamente distantes que, tanto por sus espectros observados como por su morfología, coinciden con ser estrellas oscuras supermasivas. El artículo se publica en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Las estrellas oscuras supermasivas son nubes gigantes, extremadamente brillantes y a la vez hinchadas, compuestas principalmente de hidrógeno y helio, que se ven reforzadas contra el colapso gravitacional por las diminutas cantidades de materia oscura autodestructiva que contienen", afirmó en un comunicado Cosmin Ilie, astrónomo de la Universidad de Colgate y autor principal del estudio.
Las estrellas oscuras supermasivas y los remanentes de sus agujeros negros podrían ser clave para resolver dos enigmas astronómicos recientes: las galaxias muy distantes, extremadamente brillantes, pero compactas y más grandes de lo esperado, observadas con el JWST, y el origen de los agujeros negros supermasivos que alimentan los cuásares más distantes observados.
La coautora Katherine Freese, de la Universidad de Texas en Austin, desarrolló la teoría original de las estrellas oscuras junto a otros científicos en la revista Physical Review Letters en 2008. En ese artículo, imaginó cómo estas estrellas oscuras podrían haber dado lugar a agujeros negros supermasivos en el universo primitivo. En una publicación de 2010 en la revista Astrophysical Journal, Freese, Ilie, y sus colaboradores identificaron dos mecanismos mediante los cuales las estrellas oscuras pueden crecer hasta alcanzar la supermasividad y predijeron que podrían generar los agujeros negros supermasivos que alimentan muchos de los cuásares más distantes del universo.
Aunque la materia oscura constituye alrededor del 25% del universo, su naturaleza ha eludido a los científicos. Actualmente, se cree ampliamente que la materia oscura consiste en un nuevo tipo de partícula elemental, aún no observada ni detectada. Si bien la búsqueda para detectar estas partículas lleva décadas en marcha, aún no se ha encontrado evidencia concluyente. Entre los principales candidatos a materia oscura se encuentran las Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMP por sus siglas en inglés). Al colisionar, estas partículas se aniquilarían teóricamente, depositando calor en nubes de hidrógeno en colapso y convirtiéndolas en estrellas oscuras de gran brillo.
Las condiciones para la formación de estrellas oscuras eran las ideales unos cientos de millones de años después del Big Bang, y en el centro de los halos de materia oscura. Se espera que este sea el momento y el lugar donde se formaron las primeras estrellas del universo.
"Por primera vez, hemos identificado candidatos espectroscópicos a estrellas oscuras supermasivas con el James Webb, incluyendo los objetos más tempranos con un corrimiento al rojo de 14, tan solo 300 millones de años después del Big Bang", afirmó Freese, directora del Instituto Weinberg y del Centro de Cosmología y Física de Astropartículas de Texas en la Universidad de Texas en Austin.
"Con un peso un millón de veces superior al del Sol, estas estrellas oscuras tempranas son importantes no solo para comprender la materia oscura, sino también como precursoras de los primeros agujeros negros supermasivos observados en el JWST, que de otro modo serían tan difíciles de explicar". En un estudio de 2023 se identificaron las primeras candidatas a estrella oscura supermasiva utilizando datos fotométricos del instrumento NIRCam del JWST. Desde entonces, se dispone de espectros para estos y otros objetos extremadamente distantes.
El equipo analizó los espectros y la morfología de cuatro de los objetos más distantes jamás observados (incluidos dos candidatos del estudio de 2023): JADES-GS-z14-0, JADES-GS-z14-1, JADES-GS-13-0 y JADES-GS-z11-0, y descubrió que cada uno de ellos es consistente con una interpretación de estrella oscura supermasiva.