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El filósofo de la ciencia Karl Popper estableció un criterio simple para probar la validez de una teoría científica: que es posible probarla mediante la observación. Si bien esta premisa puede considerarse demasiado rigurosa en algunos aspectos de la ciencia moderna, en otros casos es todo lo que tenemos y la razón principal por la que construimos instrumentos científicos. Para poder observar la naturaleza de la realidad en astrofísica, se deben construir grandes instalaciones en la tierra o se deben lanzar telescopios espaciales.
Si nos dejamos llevar por las emociones por un momento, este es uno de los destinos más bonitos para los que hemos enviado un telescopio tan grande james webb (JWST) es poder observar la formación de las primeras estrellas del universo. Y para los que no saben, las estrellas no siempre estaban ahí, había que hacerlas, como los garbanzos.
Llamamos a la primera población estelar III porque hace mucho tiempo nos dimos cuenta de que tenían que formarse temprano, que podían ser muy masivas y que tenían que consistir en el gas de la composición prístina del universo primitivo. Eso significa que no podían tener nada en la tabla periódica excepto los elementos básicos: hidrógeno y helio, que son los elementos que no se forman dentro de las estrellas. Podríamos haberlas llamado por lo que realmente eran: las primeras estrellas que iluminaron el cosmos, pero además de ser largas eran bonitas, por lo que se quedaron con las estrellas de Población III.
Las primeras estrellas, como todas las demás, se formaron en enormes nubes de gas por efecto de la gravedad y podían ser cientos o incluso miles de veces más masivas que el Sol. Pero para verlos y, por lo tanto, probar nuestras teorías científicas, debemos mirar al pasado. ¿Cual es el problema entonces? Si eran grandes y brillantes, ¿por qué no los hemos encontrado todavía?
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Una de las principales razones es que, debido a su tamaño, debieron vivir poco tiempo, quemaron su combustible de fusión nuclear muy rápidamente y explotaron como supernovas en unos pocos millones de años. Y la segunda y más importante razón es que no teníamos los instrumentos que nos permitieran verlos en el universo joven, porque para encontrarlos, entre otras cosas, se construyó el «James Webb». De hecho, a principios de este año dos equipos informaron no del descubrimiento definitivo, sino de la evidencia de la posible existencia de estas primeras estrellas en el halo de una galaxia masiva distante y en una pequeña galaxia que podría estar compuesta por estrellas nacidas temprano en el cosmos, aunque esto todavía no está del todo claro, ya que también podrían ser otras cosas.
Pero aunque las primeras estrellas son difíciles de encontrar, su existencia es en general incuestionable. Los más controvertidos son los «Dark Stars», que también son aspirantes al primer puesto, aunque con ciertas diferencias. Vamos a ver.
Todas las estrellas obtienen su energía de la fusión nuclear. En el interior, las temperaturas son tan altas y la materia bajo una presión tan grande que los átomos pueden derretirse, liberando la energía necesaria para evitar que se colapsen bajo los efectos de la gravedad, o que liberen demasiada energía y se rompan, lo que podría sucederles a ellos primero.
Con las Estrellas Oscuras, la idea es la misma, pero solo se agrega un ingrediente adicional, y eso las hace muy diferentes. La clave es que, hipotéticamente, podrían haberse formado temprano, cuando el universo era muy denso y contenía una cantidad pequeña pero suficiente de materia oscura en forma de WIMP (partículas masivas de interacción débil), uno de los candidatos más prometedores a la materia oscura, aunque existen axiones y candidatos más exóticos como los neutrones estériles y las partículas supersimétricas.
Una de las propiedades de estas partículas hipotéticas llamadas WIMP es que pueden aniquilarse entre sí, parecer humanas y generar energía pura en el proceso. Ese es el truco para mantener la gravedad bajo control en estas estrellas. Tendrían suficientes de estas partículas para que la presión externa las aniquile sin necesidad de fusión nuclear. Aunque solo el 0,1 por ciento de la masa total de la estrella estaría en forma de WIMPS, esto ya sería suficiente para mantener la tenue estrella brillando durante millones de años.
Para existir, las estrellas oscuras requieren WIMPS para aniquilarse entre sí, y esto solo fue posible en el universo primitivo cuando tenían que compartir pequeños espacios porque el espacio-tiempo todavía está emergiendo.
Estas estrellas son diferentes, no serían compactas sino versiones gigantes dispersas, frías (10.000K) y brillantes de estrellas «normales». Se hincharían tanto que podrían alcanzar el doble del tamaño de la órbita de Júpiter o diez veces el tamaño de la órbita de la Tierra en el sistema solar. Y también podrían tener 10 millones de veces la masa del Sol. Serían relativamente fríos y extremadamente brillantes, una combinación difícil de explicar utilizando otro tipo de objetos.
Recientemente fueron identificados por el JWST tres posibles galaxias de alto corrimiento al rojo interpretadas como posibles estrellas oscuras supermasivas. Habrá que esperar a tener más datos tanto de los más grandes como de los más pequeños. Actualmente, el candidato más probable para un WIMP de materia oscura es una partícula llamada neutralino. El neutralino es una de las partículas cuya existencia predice la teoría de la supersimetría, que intenta unificar las cuatro fuerzas de la naturaleza bajo un solo paradigma.
vacío cósmico es una sección que presenta cualitativa y cuantitativamente nuestro conocimiento del universo. Se pretende ilustrar lo importante que es comprender el cosmos no solo desde un punto de vista científico, sino también desde un punto de vista filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” se refiere a que el universo está mayormente vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, aunque paradójicamente existen trillones de átomos por metro cúbico en nuestro entorno, invitándonos a contemplar nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección consta de Pablo G Pérez GonzálezInvestigadores del Centro de Astrobiología, y Eva VillaverProfesor de Investigación del Instituto de Astrofísica de Canarias.
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