La materia oscura podría agruparse formando unas hipotéticas estrellas de Bose

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La materia oscura es un misterio que los astrónomos y físicos aún no logran entender del todo. Sin embargo, a pesar de eso, un nuevo modelo matemático predice que esta misteriosa materia podría acumularse formando un tipo de estrella llamada “Estrella Bose”. Los resultados del estudio han sido publicados en Physical Review Letters.

El modelo fue propuesto por un equipo de físicos rusos que consideraron la forma en que las hipotéticas partículas de materia oscura podrían agregarse en los halos galácticos más pequeños. "En nuestro trabajo, simulamos el movimiento de un gas cuántico de luz, partículas de materia oscura que interactúan gravitacionalmente", dijo Dmitry Levkov, físico del Instituto de Investigación Nuclear de la Academia de Ciencias de Rusia.

La gravedad de la materia oscura

Alrededor del 80% de la masa en el Universo está hecha de algo no podemos detectar. Ésta no interactúa con la materia normal a través del intercambio fotones en del campo electromagnético. El único signo de su presencia es la fuerza gravitacional que ejerce sobre las galaxias. Sin embargo, aun así, hemos podido trazar en detalle esa distorsión para tener información clave sobre su naturaleza.

Gracias a su clara afinidad por las galaxias, podemos asumir que la materia oscura es particularmente lenta. Un candidato para esta lenta materia oscura es una partícula hipotética llamada axión, la cual es un tipo de bosón, no muy diferente del fotón, que fue propuesta como una solución para otra paradoja desconcertante en la física cuántica. Otra opción es la materia oscura difusa, con otro tipo de bosón, inventado como solución a un dilema en astrofísica relacionado con la distribución de la materia oscura en los halos galácticos.

Hasta ahora no se ha podido demostrar la existencia de ninguno de los dos bosones. Pero si al menos uno de ellos resultara ser real, en algunas circunstancias podrían generar algunas cosas interesantes.

El nuevo modelo

Los autores afirman que su modelo es el primero en observar que la cinética de esta materia oscura en verdad forma un condensado de Bose-Einstein, los cuales son concentraciones anónimas de partículas cuánticas. Cuando la temperatura desciende justo por encima del cero absoluto, las partículas dejan de mezclarse y pierden sus identidades individuales para verse extrañamente iguales.

Los intentos anteriores se han limitado a preguntar qué sucede cuando los bosones ya se han unido, como en un universo temprano. En este caso, comenzaron con un revoltijo de bosones interactivos. "Comenzamos desde un estado virializado con mezcla máxima, que es algo opuesto al condensado de Bose-Einstein", dice Levkov.

"Después de un período muy largo, 100,000 veces más largo que el tiempo necesario para que una partícula cruce el volumen de simulación, las partículas formaron espontáneamente un condensado, que inmediatamente se transformó en una gota esférica, una estrella Bose, bajo el efecto de la gravedad", explica.


Imagen izquierda: momento inicial, cuando se mezcla el gas; Imagen derecha: el momento poco después de la formación de una estrella Bose. El color indica densidad: blanco-azul-verde-amarillo, desde escaso a denso.
Dmitry Levkov

En efecto, una nube de bosones de materia oscura se convierte en la misma partícula. No solo eso, los físicos han descubierto que esta nube puede unirse bajo los efectos gravitacionales para formar una estrella de Bose. Las condiciones para estos objetos hipotéticos deberían ser bastante específicas, como concentrarse en el medio del halo relativamente pequeño que rodea una galaxia enana. E incluso entonces, aunque debería tener lugar dentro de la vida del Universo, aún sería un proceso lento.

Este tipo de escenarios hipotéticos, aunque suenen a ciencia ficción, nos ayudan a mejorar los límites sobre dónde buscar pistas de este misterio llamado materia oscura. "El siguiente paso obvio es predecir el número de estrellas Bose en el Universo y calcular su masa en modelos con materia oscura clara", dice Levkov.

Aunque estudios como este aparecen cada cierto tiempo, la verdad es que todavía existen científicos que dudan de la existencia de la materia y de la energía oscura. Hace poco, André Maeder, un investigador de la Universidad de Ginebra (UNIGE, Suiza), postula que estos conceptos pueden dejar de ser válidos, porque, según afirma, los fenómenos que describen pueden demostrarse sin ellos.


Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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