La materia oscura es uno de los grandes misterios del espacio. Se cree que constituye una cuarta parte del universo. Sin embargo, a día de hoy se desconoce de qué está compuesta. Simplemente, hay algo muy abundante ahí fuera que no absorbe ni refleja la luz, pero que de algún modo interfiere con las estructuras cósmicas que la rodean. Por si ese no fuese suficiente misterio, durante muchos años los científicos han teorizado también la existencia de algo conocido como estrellas oscuras supermasivas. Serían estrellas que, lejos de usar los combustibles habituales, se alimentarían de materia oscura, adquiriendo un volumen colosal hasta explotar en forma de agujero negro.
En 2023, una serie de observaciones realizadas con el Telescopio Espacial James Webb apuntaron a la que podría ser la primera detección de estas estrellas oscuras. No obstante, sería necesario estudiarlas a fondo para confirmarlo. Ahora, ese mismo equipo de científicos ha publicado un estudio sobre su análisis espectroscópico en el que se concluye que sí que cuadran con lo que sería una estrella oscura.
Eso sí, debemos recordar que no sabemos de qué está hecha la materia oscura, de modo que tampoco se sabe bien cuál es la composición de las estrellas oscuras. Esto demuestra que las estrellas analizadas se corresponde con lo que teóricamente deberían ser las estrellas oscuras. ¿Es una verdad absoluta? Desde luego que no, pero eso no hace el hallazgo menos emocionante.
¿Cómo nace, crece y muere una estrella?
Hasta hace poco había una sola idea sobre cómo nacen las estrellas. A grandes rasgos, una estrella se forma cuando una gran masa de gas relativamente fría se contrae, elevando mucho su temperatura. Una vez que ocurre esto, empiezan a producirse una serie de reacciones nucleares en las que los núcleos de átomos de hidrógeno que se encuentran en la estrella se combinan con los de un isótopo del hidrógeno, llamado deuterio. Así, comienza a formarse helio y liberarse energía. El proceso se conoce como fusión nuclear.
Por lo tanto, el hidrógeno y el deuterio son el primer combustible de las estrellas. Pero, como la gasolina de un coche, llega un momento en que se gastan. Entonces, las estrellas no pueden repostar y deben buscar un combustible alternativo. Entre el deuterio y el hidrógeno, el primero que se gasta es el deuterio, por lo que el hidrógeno empieza a reaccionar con litio y otros metales ligeros. Hasta que también se agotan. En ese punto, al hidrógeno ya no le queda otra que comenzar algo conocido como reacción catalítica del nitrógeno y el oxígeno. Así puede seguir formándose helio a partir del hidrógeno. Pero el hidrógeno también termina por agotarse.
Llegados a ese punto, solo quedan todos esos átomos de helio que se han ido formando y que ahora se fusionarán entre sí, mientras que la estrella se hincha, enfría su superficie y adquiere un tono rojizo. Hemos llegado a la etapa de gigante roja. A continuación, si ya no tiene más formas de obtener energía, puede contraerse para dar lugar a una enana blanca o directamente colapsar, formando una estrella de neutrones, una supernova o un agujero negro. Según cuál sea su tamaño.
¿Y cómo son las estrellas oscuras’
En 2023 se descubrieron tres estrellas que no parecían coincidir con esta definición clásica. Eran muy grandes, mucho más que nuestro Sol, con un brillo extremadamente intenso y muy lejanas. Concretamente, parece que se formaron unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang. Si tenemos en cuenta que el Big Bang se produjo hace 13,8 mil millones de años, podemos decir que estas estrellas se formaron prácticamente en los albores del universo. Están, por lo tanto, muy lejos.
Lo que ocurrió hace tiempo es lo que hace que la luz tarde más tiempo en llegar hasta nosotros. Es más distante. Pocos instrumentos son capaces de detectar este tipo de objetos, pero el James Webb ha logrado llevarnos a lugares muy lejanos en la historia del universo.
Inicialmente se pensaba que estos objetos eran galaxias, pero un análisis más exhaustivo demostró que eran estrellas. Bastante peculiares, sí, pero estrellas. Estas estrellas no deberían existir tal cual si se alimentasen de hidrógeno y deuterio. Pero sí cuadrarían con el concepto de estrellas oscuras, descrito por primera vez en 2008 por los astrónomos Doug Spolyar y Paolo Gondolo.
No se sabe de qué está compuesta la materia oscura, aunque se cree que su ingrediente principal podría ser alguna partícula elemental aún desconocida. Entre los candidatos principales están las partículas masivas de interacción débil. Cuando estas colisionan, se aniquilan a sí mismas, depositando calor en las nubes de hidrógeno que colapsan y se convierten en estrellas oscuras que brillan intensamente. Cuadraría a la perfección con lo que se descubrió en 2023.
¿Qué se ha descubierto ahora?
Desde entonces, aquel equipo de científicos, procedentes de las Universidades de Colgate y Austin, Texas, ha estado usando otros instrumentos del James Webb para analizar los espectros procedentes de las tres candidatas a estrellas oscuras. Así, se ha visto que una de ellas posiblemente no sea tal cosa. Podría ser una estrella supermasiva muy distante. Sin embargo, las otras dos cuadran a la perfección con la definición actual de estrellas oscuras. Estas estrellas gigantes colapsarían dando lugar a los agujeros negros más distantes, por lo que también ayudan a explicar su origen.
Pero lo más importante es que si las estrellas oscuras existen también existe la materia oscura. Sería una prueba más de que, aunque no la veamos, la materia oscura está ahí fuera, llegando incluso a alimentar a aquellas estrellas que no saben usar los combustibles habituales. Desde luego, nos queda mucho por conocer del universo, pero cada vez nos acercamos más a la resolución de algunos de sus misterios.