Una investigación reciente revela la posible existencia de huellas gravitacionales, detectables hoy en día, de antiguas acumulaciones de materia oscura que experimentaron un proceso comparable a la formación de una estrella convencional. Se trataría de cuerpos celestes calificables como “estrellas de materia oscura”.
En general, las primeras estrellas del universo eran muy diferentes de las modernas. Pero algunas de ellas pudieron serlo más, hasta el punto de estar energizadas por la autoaniquilación de materia oscura en vez de por la fusión nuclear de materia normal.
La materia oscura es un tipo desconocido de materia que no puede detectarse más que por su influencia gravitatoria. Es más abundante en el cosmos que la materia normal. No corresponde a agujeros negros convencionales ni a ninguna otra clase de astro conocida. Según algunas teorías, existe solo en forma de partículas exóticas. Y al colisionar unas con otras, estas partículas se aniquilan mutuamente, depositando calor en nubes de hidrógeno y helio en proceso de contracción y convirtiéndolas en estrellas de esta clase tan extraña.
Las condiciones para la formación de estrellas energizadas por materia oscura eran las ideales unos pocos cientos de millones de años después de la creación del universo, concretamente en los centros de las acumulaciones de materia oscura. Hoy ya no se dan estas condiciones idóneas.
Recreación artística de acumulación de materia oscura, una semilla potencial para la formación de una estrella de materia oscura en el universo arcaico.
Debido a su masa colosal, muy superior a la de cualquier estrella de materia convencional. Estas estrellas exóticas debieron dejar al final de su vida, cuando finalmente sucumbieran al colapso gravitacional, un agujero negro con una masa inicial muchísimo mayor que la de los agujeros negros que nacen de las estrellas normales. Con esa masa inicial tan grande, habría resultado fácil para tales agujeros crecer hasta los niveles de masa de los agujeros negros supermasivos que típicamente se hallan en el centro de las galaxias. Cuesta creer que, partiendo de la modesta masa inicial de los agujeros negros nacidos de estrellas normales, un agujero haya podido crecer tanto tan rápidamente. Si en el universo primitivo se formaron esas extrañas estrellas energizadas por materia oscura, ello explicaría fácilmente la existencia de los agujeros negros supermasivos.
En un nuevo estudio, Sohan Ghodla y Cosmin Ilie, de la Universidad Colgate en Hamilton, Nueva York, Estados Unidos, han llegado a la conclusión de que si, tal como parece, esas estrellas de materia oscura existieron durante la infancia del universo, hoy se podría captar todavía la huella gravitacional que dejaron en el espacio-tiempo. Esta detección podría hacerse cronometrando la llegada de señales de diversos púlsares a la Tierra. Los púlsares son estrellas de neutrones (núcleos de estrellas muertas muy compactados, pero no tanto como para ser agujeros negros), que giran sobre sí mismos a una velocidad muy grande y por regla general también muy estable.
Poseedores de un intenso campo magnético, barren el cosmos con pulsos regulares de radiación, especialmente ondas de radio, a través de dos haces simétricos. Si están alineados del modo adecuado con la Tierra, estos haces actúan como la luz de un faro, y parecen lanzar destellos con una sincronización perfecta a medida que el púlsar gira.
Observando y cronometrando con la máxima precisión la llegada a la Tierra de pulsos de púlsares ubicados en distintas regiones del universo, es posible disponer de una especie de red de detección de huellas gravitacionales de gran magnitud por las sutiles distorsiones que introducen en el espacio-tiempo local.
Un fondo misterioso de ondas gravitacionales de frecuencia extremadamente baja detectado mediante la técnica descrita puede contener información sobre fenómenos cósmicos acaecidos hace más de trece mil millones de años, incluyendo la formación de algunos de los primeros agujeros negros supermasivos del universo, que muy probablemente estaban hechos de materia oscura en su mayor parte.
En el nuevo estudio, Ilie y Ghodla han investigado si los agujeros negros supermasivos formados en el universo temprano a raíz del colapso de estrellas de materia oscura podrían en última instancia producir una fracción sustancial del fondo de ondas gravitacionales inusuales ahora observado al cronometrar la llegada a la Tierra de pulsos de púlsares situados en distintas partes del universo.
Y la conclusión es que sí, todo apunta a que los agujeros negros antiquísimos y de gran masa dejados por las gigantescas estrellas de materia oscura al final de sus vidas son la principal fuente de las “huellas” predominantes detectadas en el fondo cósmico de ondas gravitacionales mediante la citada técnica de cronometrar la llegada a la Tierra de pulsos de diversos púlsares.
