La fusión de dos estrellas de bosones podría demostrar la existencia de materia oscura

La fusión de dos estrellas de bosones podría ser la causa de la mayor onda gravitacional captada hasta el momento el pasado septiembre, y no la colisión de dos agujeros negros como se había planteado con anterioridad. Este nuevo hallazgo, que ha sido publicado por la revista académica Physical Review Letters, podría llegar a explicar la existencia de materia oscura.

Por qué es importante: 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. Dichos bosones han sido propuestos por muchos científicos como los componentes fundamentales de la materia oscura, que forma el 27% del universo. 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», ha destacado Carlos Herdeiro de la Universidad de Aveiro.

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.

Así, en septiembre del pasado 2020 se detectó la mayor onda gravitacional hasta la fecha, conocida como GW190521, que fue atribuida a la fusión de dos agujeros negros y generó la creación de uno nuevo de 142 masas solares, el cual sería una especie de eslabón perdido entre las dos familias ya conocidas de este tipo de objetos.

Sin embargo, un equipo internacional liderado por el Instituto Gallego de Física de Altas Energías (IGFAE) y la Universidad de Aveiro (Portugal), ha 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 conoce como materia oscura, y que representa aproximadamente el 27% de todo el contenido del universo.

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.

De este modo, el equipo ha comparado la onda gravitacional con simulaciones por ordenador de fusiones de estrellas de bosones y han visto 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. Además, dado que las fusiones de estrellas de bosones son mucho más débiles, el equipo estima que esta se produjo mucho más cerca de lo estimado, pues 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.

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 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». El científico lo considera «muy prometedor», ya que los actuales modelos para estas fusiones son muy limitados y tienen muchísimo margen de mejora.