Gracias a los datos espectroscópicos recogidos por el instrumento NIRSpec del telescopio James Webb, un equipo de investigadores ha identificado cuatro candidatos potenciales para estas "estrellas oscuras". Uno de ellos, bautizado como JADES-GS-z14-0, muestra una firma de absorción de helio particularmente intrigante que podría constituir una prueba indirecta de un funcionamiento inusual. Estas observaciones provienen del sondeo JADES, que explora los confines del Universo con una precisión inigualada, permitiendo analizar la composición química de objetos situados a distancias vertiginosas.
El telescopio James Webb analiza la luz de las primeras épocas del Universo
Crédito: NASA / dima_zel
El concepto de estrella oscura fue propuesto por primera vez en 2007 para explicar cómo ciertas estructuras cósmicas podían alcanzar dimensiones y una luminosidad que contradecían los modelos estándar. A diferencia de las estrellas ordinarias que obtienen su energía de la fusión nuclear, estos objetos hipotéticos estarían alimentados por la aniquilación de materia oscura, esa sustancia invisible que compone la mayor parte de la masa del Universo. Esta fuente de energía alternativa les permitiría alcanzar masas colosales, hasta un millón de veces la del Sol, mientras brillan con una intensidad fenomenal.
La detección de oxígeno alrededor de JADES-GS-z14-0 por la red de telescopios ALMA en Chile, sin embargo, sembró dudas entre los científicos, porque este elemento es normalmente producido por estrellas de fusión nuclear. El equipo de investigación trabaja ahora en determinar la cantidad máxima de oxígeno compatible con el escenario de las estrellas oscuras, buscando establecer una frontera clara entre estos objetos exóticos y las estrellas primordiales supermasivas clásicas.
La comunidad científica sigue dividida sobre la existencia real de estas estrellas oscuras. Muchos especialistas en estrellas de Población III, las primeras del Universo, consideran que las condiciones necesarias para su formación son demasiado improbables. El principal punto de controversia concierne la dificultad para distinguir estos objetos de las estrellas primordiales supermasivas tradicionales, que podrían presentar firmas espectrales similares a pesar de mecanismos físicos fundamentalmente diferentes.
Para resolver definitivamente esta cuestión, los investigadores planean automatizar la búsqueda de firmas espectrales características en el inmenso volumen de datos recogido por el telescopio James Webb. Solo la acumulación de observaciones adicionales permitirá determinar si estamos asistiendo verdaderamente al descubrimiento de una nueva clase de objetos cósmicos o simplemente a una manifestación particular de las estrellas primordiales ya conocidas.
La materia oscura, motor de las estrellas oscuras
La materia oscura representa aproximadamente el 85% de la materia total del Universo, pero su naturaleza exacta sigue siendo uno de los mayores misterios de la cosmología moderna. A diferencia de la materia ordinaria que interactúa con la luz, esta sustancia invisible no emite ni absorbe radiación electromagnética, lo que la hace extremadamente difícil de detectar directamente.
En el marco de las estrellas oscuras, las partículas de materia oscura se aniquilarían produciendo energía según el principio E=mc². Este proceso liberaría una cantidad considerable de energía, lo que impediría un colapso gravitacional suficiente de la nube de gas para iniciar la fusión nuclear.
La ventaja principal de este mecanismo reside en su longevidad excepcional. Mientras que las estrellas clásicas agotan su combustible nuclear en algunos millones a miles de millones de años, una estrella oscura podría teóricamente brillar indefinidamente mientras disponga de un suministro de materia oscura, ya que su núcleo no estaría "contaminado" por la generación de elementos pesados.
Esta hipótesis abre perspectivas para entender la formación de las primeras estructuras cósmicas y podría explicar algunas observaciones desconcertantes, como la existencia de galaxias demasiado masivas detectadas en un Universo demasiado joven para ello.
Las estrellas de Población III, ancestros cósmicos
Las estrellas de Población III constituyen la primera generación de astros formados después del Big Bang, compuestos exclusivamente de hidrógeno, helio y trazas de litio. Su estudio representa un desafío mayor para entender la evolución química del Universo, pues son ellas las que produjeron los primeros elementos pesados por nucleosíntesis.
Estas estrellas primordiales se habrían formado en un entorno muy diferente del Universo actual, a partir de nubes de gas puras carentes de elementos más pesados que el helio. Esta composición particular probablemente condujo a la formación de astros extremadamente masivos, cuyas propiedades difieren radicalmente de las de las estrellas contemporáneas.
La búsqueda de las estrellas de Población III representa una prueba técnica considerable, ya que su duración de vida era relativamente corta y se extinguieron hace más de 13 mil millones de años. El telescopio James Webb, con su sensibilidad excepcional en el infrarrojo, ofrece por primera vez la posibilidad de observar directamente estos objetos.
La distinción entre estrellas oscuras y estrellas de Población III clásicas se basa en firmas espectrales sutiles y diferencias en su evolución temporal, requiriendo modelos teóricos sofisticados y observaciones de muy alta precisión.