Astrofísica

La fusión de dos estrellas de bosones podría explicar la mayor onda gravitacional detectada

  • Captada el pasado septiembre, se pensó que la colisión de dos agujeros negros causó la onda gravitacional GW190521

  • Las estrellas de bosones se compondrían de bosones ultraligeros, unos de los candidatos teóricos más plausibles para componer lo que conocemos como materia oscura

Ondas gravitacionales

Ondas gravitacionales

La mayor onda gravitacional captada hasta el momento puede no ser fruto de la colisión de dos agujeros negros, sino tener un motivo más misterioso, la fusión de dos estrellas de bosones, lo que confirmaría la existencia de estos objetos que pueden explicar la existencia de la materia oscura.

Así lo sugiere un nuevo estudio, con participación española, que publica Physical Review Letters, que ofrece una nueva explicación al origen de la onda gravitacional GW190521, detectada el pasado septiembre y que dejó más preguntas que respuestas.

Las ondas gravitacionales son una especie de arrugas que se producen en el tejido espacio-tiempo del universo debido a sucesos que generan masivas cantidades energía, como la explosión de una estrella, y que pudieron ser detectadas, por primera vez, en 2015, gracias a dos instrumentos específicos Ligo, en Estados Unidos, y Virgo, en Italia.

Los autores de la detección de aquella onda gravitacional la atribuyeron a la fusión de dos agujeros negros que dio lugar a otro de 142 masas solares, el cual sería una especie de eslabón perdido entre las dos familias ya conocidas de este tipo de objetos.

Una nueva teoría

Un equipo internacional liderado por el Instituto Gallego de Física de Altas Energías (IGFAE) y la Universidad de Aveiro (Portugal), han pasado revista a esa onda gravitacional y propuesto una nueva teoría.

El origen de la señal GW190521 sería la fusión de dos objetos hipotéticos conocidos como estrellas de bosones, que son uno de los principales candidatos para formar lo que se conocemos como la materia oscura, y que representa aproximadamente el 27% de todo el contenido del universo.

Asumiendo este tipo de colisión, el equipo fue capaz de calcular la masa del constituyente fundamental de estas estrellas, una nueva partícula conocida como bosón ultraligero, billones de veces más ligera que un electrón, explica el IGFAE.

El equipo comparó la onda gravitacional con simulaciones por ordenador de fusiones de estrellas de bosones y vieron que estas explican los datos "ligeramente mejor" que el análisis realizado por Ligo y Virgo. El resultado implica que la fuente de dicha señal tendría propiedades distintas a las predichas originalmente.

"Antes que nada, ya no estaríamos hablando de agujeros negros, lo que elimina el problema de encontrarse con un agujero negro prohibido", apunta Juan Calderón Bustillo, del IGFAE y uno de lo líderes de la investigación.

Además, dado que las fusiones de estrellas de bosones son mucho más débiles, el equipo estima que esta se produjo mucho más cerca que lo estimado, por lo que si se hubiera debido al a fusión de dos agujeros negros, el resultando final sería un objeto de 250 masas solares, lo que se ajustaría a lo conocido hasta ahora.

Las estrellas de bosones son casi tan compactas como los agujeros negros, pero a diferencia de éstos carecen de horizonte de sucesos, el punto de no retorno a partir del cual nada puede escapar de ellos.

Al contrario que las estrellas normales, que están hechas de lo que solemos llamar materia, "las estrellas de bosones se compondrían de bosones ultraligeros, que son de los candidatos teóricos más plausibles para componer lo que conocemos como materia oscura", explica Nicolás Sanchis-Gual, de la Universidad de Aveiro.

Aunque los análisis realizados por el equipo están diseñados para "preferir" una colisión de agujeros negros, estos indican que la fusión de estrellas de bosones "es más probable", si bien de modo no concluyente. "Nuestro análisis muestra que ambos escenarios tienen probabilidades similares, si bien el de las estrellas de bosones es ligeramente más probable", destaca José A. Font, de la Universidad de Valencia. El científico lo considera "muy prometedor", ya que los actuales modelos para estas fusiones son muy limitados y tienen muchísimo margen de mejora.

El uso de modelos más completos podría revelar una mayor evidencia a favor de las estrellas de bosones y también "nos permitiría estudiar más señales de ondas gravitacionales bajo dicha hipótesis".

Este resultado no sólo podría significar la primera observación de estrellas de bosones, sino también la de sus componentes fundamentales, un nuevo tipo de partícula conocido como bosón ultraligero.

Si este resultado es confirmado por futuros análisis de otras ondas gravitacionales, "supondría la primera evidencia observacional del, buscado por décadas, componente fundamental de la materia oscura", destacó Carlos Herdeiro de la Universidad de Aveiro.

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