Un candidato bastante inusual para materia oscura podría estar acechando dentro de las estrellas, comiéndolas lentamente de adentro hacia afuera.
Un nuevo artículo dirigido por el astrofísico Earl Bellinger del Instituto Max Planck de Astrofísica y la Universidad de Yale propone que diminutas agujeros negros que se formaron en los albores de los tiempos podrían haberse incorporado a estrellas similares al Sol, y desde entonces han permanecido en sus núcleos, sorbiendo gradualmente material y convirtiéndolo en más agujero negro.
Todo es extremadamente hipotético, por supuesto. Pero el estudio examina el efecto que tal parasitismo tendría en estas estrellas y cómo podríamos reconocerlas en el Universo, si nos topáramos con ellas.
“Encontramos que estos objetos pueden tener una vida sorprendentemente larga: los agujeros negros más ligeros no tienen influencia sobre la evolución estelar, mientras que los más masivos consumen la estrella con el tiempo para producir una serie de consecuencias observables”. escriben los investigadores en su artículo.
“Las estructuras internas únicas de las estrellas que albergan agujeros negros pueden hacer posible que la astrosismología los descubra, en caso de que existan”.
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El Universo está lleno de agujeros negros de distintos tamaños. Hemos visto agujeros negros con rangos de masa estelar, que probablemente se formó a partir del colapso del núcleo de una estrella masiva al final de su vida y de sus fusiones. Hay monstruos supermasivosmillones a miles de millones de veces la masa del Sol, acechando en el corazón de cada galaxia. Y hay agujeros negros con masas en el medioesquivo pero surgiendo en números cada vez mayores.
Lo que no hemos encontrado son agujeros negros realmente diminutos, aquellos con masas similares a las de los planetas, las lunas o los asteroides. Estos objetos no tienen suficiente masa y, por lo tanto, gravedad para colapsar en algo tan denso como un agujero negro.
Pero existe una forma en la que, en teoría, podrían haberse formado pequeños agujeros negros.
Según la teoría desarrollada por Stephen Hawking en la década de 1970 y ampliado por otros científicos desde entonces, los pequeños agujeros negros podrían haberse formado en el primer segundo aproximadamente después de la Big Bangcuando la materia en el Universo todavía estaba lo suficientemente caliente y densa como para que parches de densidad adicional pudieran haberse colapsado en parches ineludibles de espacio-tiempo.
Adónde fueron a parar estos agujeros negros “primordiales” (si es que alguna vez existieron) es un misterio, pero serían una clara explicación de la gravedad extra en el Universo que atribuimos a la materia oscura.
Algunos científicos piensan que podrían haber terminado dentro de estrellas de neutrones, asentados en los núcleos y simplemente masticando como una extraña tenia cósmica.
Bellinger y sus colegas querían investigar la posibilidad de una agujero negro endoparásitono en un remanente estelar muerto como un estrella neutrón, sino una estrella viva, en fusión, de secuencia principal como el Sol. El propio Hawking propuso que El Sol podría estar albergando un agujero negro primordial. Otros científicos han realizado análisis teóricos y han determinado que una Un agujero negro primordial devoraría una estrella desde dentro.
Para su propio análisis, Bellinger y su equipo calcularon lo que sucedería con una estrella de entre 0,8 y 100 masas solares que se formara alrededor de un agujero negro primordial hasta la masa de una estrella. También llevaron a cabo las primeras simulaciones evolutivas numéricas completas de estrellas similares al Sol con agujeros negros primordiales acechando en sus núcleos.
Los investigadores descubrieron que los agujeros negros más pequeños tendrían dificultades para crecer. Se necesitarían miles de millones de años para que el agujero negro consumiera la estrella.
Pero un agujero negro con la masa de un planeta enano sería mucho más voraz. Comenzaría a consumir el núcleo de una estrella similar al Sol, y el material se agitaría a su alrededor formando una Disco que comienza a producir enormes cantidades de luz y calor..
Dentro de mil millones de años, la fusión ya no alimentaría a la estrella; en cambio, esta estrella sería impulsada por el disco de acreción que gira alrededor del agujero negro. Toda la luz de la estrella –quizás irónicamente– sería producida por el agujero negro. Los investigadores han denominado a este hipotético tipo de estrella estrella Hawking.
Una estrella Hawking se comportaría de manera bastante similar a una estrella normal, con algunas diferencias clave. Sus capas externas se hincharían hasta convertirse en una gigante roja, tal como se espera que lo haga el Sol cuando la fusión comience a extinguirse al final de su vida. Pero su temperatura sería más fría de lo que podríamos esperar de una estrella así. Curiosamente, ya hemos encontrado estrellas gigantes rojas anormalmente frías en la Vía Láctea. Se les llama rezagados rojos.
Los investigadores dicen que podríamos estudiar estas estrellas para buscar las firmas de un motor de agujero negro. Se espera que la acreción de un agujero negro produzca patrones acústicos dentro de la estrella diferentes a los de la fusión, lo que podría detectarse como pequeños cambios en el brillo de la superficie de la estrella. En este momento no se sabe cómo se ven los cambios de brillo; Los investigadores pretenden abordar esa cuestión en un artículo futuro.
“Esto presenta una oportunidad para descubrir tales objetos o para poner límites a su número y tasa de captura”, los investigadores escriben.
“En futuros trabajos también se explorarán las implicaciones para estrellas en etapas evolutivas más avanzadas, los resultados numéricos para estrellas de diferentes masas y metalicidades, así como las investigaciones sobre poblaciones estelares”.
La investigación ha sido publicada en La revista astrofísica.