Los “enanos oscuros” pueden sonar como una nueva raza de habitantes de la Tierra Media Sauron-Worshipping, pero en realidad es un nuevo tipo de cuerpo estelar propuesto para existir en los corazones de las galaxias.
El prefijo “oscuro” aquí no se refiere al Señor Oscuro, sino a materia oscuralas cosas misteriosas que representan el 85% del asunto en el universo. Esta forma de materia permanece efectivamente invisible porque no interactúa con la luz, pero interactúa con gravedad.
Una nueva investigación sugiere que enanos marronestambién conocido “estrellas fallidas”, podría actuar como trampas gravitacionales para materia oscuraobligando a las cosas exóticas a interactuar consigo mismo. Esto libera energía, calentar estas estrellas fallidas y convertirlas de enanos marrones a enanos oscuros. Y cuanta una materia más oscura se acumule enano oscuro, más energía estas estrellas de la parte oscura irradiarían.
Si esta idea es correcta, y los enanos oscuros habitan en el corazón de la Vía Láctea Y otras galaxias, donde la materia oscura es más abundante, luego les da a los científicos una fuerte pista sobre qué hipotéticas partículas no descubiertas deben compensar esta misteriosa forma de materia.
Esto se debe a que solo ciertas partículas de materia oscura interactúan entre sí y se “autoaniquilan”, liberando energía. Podría decirse que el ejemplo más favorecido de tales partículas de auto interacción es Partículas masivas que interactúan débilmente (Wimps).
“La materia oscura interactúa gravitacionalmente, por lo que podría ser capturado por estrellas y acumularse dentro de ellas”, el miembro del equipo Jeremy Sakstein de la Universidad de Hawai’i dijo en un comunicado. “ Si eso sucede, también podría interactuar consigo mismo y aniquilar, liberando energía que calienta la estrella “.
Enanos marrones se vuelven hacia el lado oscuro
Los enanos marrones obtienen el desafortunado apodo “estrellas fallidas” porque, a pesar de formar las estrellas de una nube de gas y polvo, no pueden reunir suficiente masa para desencadenar el Fusión de hidrógeno a helio en sus núcleos.
Este proceso se apunta Estrellas de secuencia principal como el sol. Los enanos marrones brillan débilmente porque cierta fusión nuclear ocurre dentro de ellos y porque se contraen bajo su propia gravedad. Pero cuando se encuentran en el corazón de las galaxias, estas estrellas fallidas pueden encontrar una fuente de energía alternativa.
“Los enanos oscuros son objetos de muy baja masa, alrededor del 8% de la masa del sol”, explicó Sakstein. “Estos objetos recogen la materia oscura que les ayuda a convertirse en un enano oscuro”.
La materia oscura interactúa gravitacionalmente pero no interactúa con otra materia, lo que significa que puede hundirse en los corazones de las galaxias sin demasiada oposición. Eso significa que los centros de galaxias abundan con la materia oscura y, por lo tanto, son el lugar más probable para encontrar enanos oscuros.
“Cuanto más materia oscura tienes, más podrás capturar”, dijo Sakstein. “Y, cuanta más materia oscura termine dentro de la estrella, más energía se producirá a través de su aniquilación”.
La materia oscura solo puede alimentar enano oscuro si interactúa consigo mismo. Incluso si estas interacciones son raras o “débiles” (lo que explicaría por qué aún no las hemos detectado), donde la materia oscura se abarca gravitacionalmente, como en el corazón de un enano marrón, podrían volverse frecuentes.
Entonces, la existencia de enanos oscuros puede eliminar partículas candidatas que no interactúan para la materia oscura, así como partículas que son demasiado ligeras. Eso incluye quizás el principal candidato de materia oscura en este momento, Axiones.
“Para que existan enanos oscuros, la materia oscura debe estar hecha de Wimps, o cualquier partícula pesada que interactúe tan fuertemente para producir materia visible”, dijo Sakstein.
Por supuesto, todo esto sería una especulación inactiva si el equipo no pudiera sugerir una forma de detectar enanos oscuros y distinguirlos de la materia no alimentada por la materia. enanos marrones u estrellas ordinarias.
Los investigadores sugieren un marcador químico particular que podría ser un sorteo muerto de enanos oscuros: el isótopo litio-7, que arde fácilmente y, por lo tanto, es consumido rápidamente por estrellas ordinarias.
“Hubo algunos marcadores, pero sugerimos el litio-7 porque realmente sería un efecto único”, dijo Sakstein. “Entonces, si pudiera encontrar un objeto que pareciera un enano oscuro, podría buscar la presencia de este litio porque no estaría allí si fuera un enano marrón o un objeto similar”.
El equipo piensa que los poderosos telescopios como el de la NASA Telescopio espacial James Webb (JWST) ya podría ser capaz de detectar enanos oscuros fríos y tenue.
“La otra cosa que podría hacer es mirar a toda una población de objetos y preguntar, de manera estadística, si se describe mejor al tener una subpoblación de enanos oscuros o no”, dijo Sakstein.
¿Debería detectarse un enano oscuro en el corazón de la Vía Láctea, Sakstein argumenta que esto sería una evidencia “razonablemente fuerte” de Wimps como partículas de materia oscura.
“Con los candidatos de materia oscura clara, algo así como un axion, no creo que puedas obtener algo como un enano oscuro. No acumulan estrellas interiores”, dijo el investigador. “Si logramos encontrar un enano oscuro, proporcionaría evidencia convincente de que la materia oscura es pesada e interactúa fuertemente consigo misma, pero solo débilmente con el modelo estándar [“ordinary” matter]. Esto incluye clases de WIMP, pero también incluiría algunos otros modelos más exóticos.
“Observar un enano oscuro no nos diría de manera concluyente que la materia oscura es un debilitamiento, pero significaría que es un debilucho o algo que, para todos los efectos, se comporta como un débil”.
La investigación del equipo se publicó en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP).