¿Estrellas negras en el principio de los tiempos?

 ¿Cómo nacieron las primeras estrellas del Universo, hace más de 13 mil millones de años?

Según algunos astrofísicos, podrían haber estado constituidas en parte por materia oscura y su masa debía sobrepasar varias centenas de masas solares.

Las primeras estrellas del Universo nacieron a partir de fluctuaciones de densidad en las nubes de hidrógeno y helio al principio de los tiempos oscuros del Universo. Estas fluctuaciones de densidad han sido producidas probablemente por fluctuaciones cuánticas antes de la primera mil millonésima de segundo de nuestro Universo observable. Si se piensa que el Universo primitivo conoció una fase de expansión, y esto es muy probable según las observaciones de WMap, estas fluctuaciones han sido ampliadas por la dilatación brusca del espacio y es pues gracias a ellas que existimos hoy.

Hay que saber sin embargo que este solo mecanismo no basta para formar las estructuras que observamos hoy como las estrellas y los cúmulos de galaxias. Si no se introduce un componente importante de materia oscura en el cosmos, la presión de radiación reinante en el Universo antes de la recombinación después del Big Bang, tendía a oponerse al hundimiento gravitacional de la materia normal. Esto es porque existía un componente oscuro insensible a la presión del gas de fotón que el hundimiento de la materia normal pudo ser catalizado y acelerado por la formación previa de condensaciones de materia oscura.

"Con toda normalidad", Paolo Gondolo, un investigador de la Universidad de Utath y sus colegas Katherine Freese de la Universidad de Michigan (Ann Arbor), y Douglas Spolyar de la Universidad de California (Santa Cruz) se preguntaron sobre la posible formación de estrellas de población III conteniendo una parte importante de materia oscura.

La fuente de energía de las estrellas negras: el aniquilamiento de los neutralinos

Según ellos, por lo menos una fracción de las primeras estrellas, de las que se piensa que debían ser muy masivas, podían sacar partido de su energía del aniquilamiento de partículas de materia oscura. Sabemos en efecto, en el marco de las teorías supersimétricas, que puede existir partículas neutras y masivas llamadas neutralinos, capaces de aniquilarse creando quarks y antiquarks, que a su vez producirían en estas primeras estrellas los neutrinos, los rayos gamma así como electrones y positrones.

El calor generado por todos estos procesos habría calentado las nubes de gas de protoestrellas a punto de hundirse, y al final, momentáneamente deteniendo su contracción, habrían creado estrellas gigantescas de un tamaño que podía estar comprendido entre 4 y 2.000 U.A. (unidades astronómicas), en las que se podrían englobar 15.000 sistemas solares.

¡Pero tales estrellas aparecerían negras en el rango visible!

 

La cronología del universo, con la aparición de las primeras estrellas

© CALTECH

Un destino aún incierto

Si se hubieran formado de 80 a 100 millones de años después de Big bang, su destino es hoy en día, incierto. Para Gondolo, podrían además no haber existido mas que algunos meses, 600 millones de años y posiblemente miles de millones de años para algunos.

Se deberán realizar simulaciones numéricas detalladas de estas estrellas gigantes, y probablemente conocer bien el tipo de partículas de materia oscura capaz de comportarse como un neutralino. No estamos todavía en ese punto.

Estas estrellas podrían tener otras implicaciones para la astrofísica y la cosmología. Había muchos agujeros negros muy temprano en la historia del Universo, y no comprendemos bien cómo pudieron aparecer tan rápido. Las estrellas de materia oscura podrían haber sido las progenitoras de los agujeros negros gigantes que se encuentra asociados con las galaxias, sin hablar de su posible papel en la reionización del Universo.

Fuente: astroseti