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Dos físicos teóricos en España y Alemania Plantean la posibilidad de que existan planetas muy compactos, con masas similares a la de Júpiter o la Tierra, pero mucho más pequeños. Este tipo de objeto ocultaría materia oscura en su interior, no observable, aunque por el exterior sería visible. Comienzan a buscarlos desde ahora por el universo

La mayor parte de la masa del universo se compone de una miseriosa entidad llamada materia oscura. No la hemos podido detectar, pero se deduce su existencia por los efectos gravitatorios que ejerce sobre la materia visible. Entre los métodos indirectos para buscar esta enigmática materia oscura se destaca el análisis de sus efectos en las estrellas de neutrones y las enanas blancas.

Se investiga una nueva familia de objetos compactos que estarían formados por materia oscura mezclada con la materia de una estrella de neutrones y material de una enana blanca. Se considera materia oscura no autoaniquilante con una ecuación de estado dada por un gas de Fermi que interactúa. De esta simulación se obtuvieron nuevas soluciones estables: planetas compactos oscuros.


Ilustración de un planeta similar a Júpiter flotando libremente en el espacio sin estrella. / NASA/JPL-Caltech

Con materia oscura de interacción débil, los planetas compactos oscuros tienen masas similares a la Tierra y radios de unos pocos kilómetros a unos cientos de kilometros, mientras que tienen masas como la de Júpiter y radios de unos cientos de kilometros para el caso de materia oscura de interacción fuerte (los investigadores sugieren que las partículas de los componentes que forman unas partículas ‘sigilosas’ o invisibles de materia oscura tienen cada cual una carga fraccionada de un medio positivo o negativo, y se mantienen unidos por una “forma oscura” de la interacción fuerte. Tendrían una carga neutra, lo que les permite interactuar muy débilmente con la materia ordinaria, la luz, los campos eléctricos y campos magnéticos).

Los planetas compactos oscuros podrían formarse primordialmente y acretar material de una enana blanca después. Se podrían observar exoplanetas con radios inusualmente pequeños. Por otra parte, encontraron que 2 púlsares de masa solar (solar mass = M-) observados recientemente fijan un límite a la cantidad de materia oscura en el interior de las estrellas de neutrones, que es, a lo sumo, 10-6 masas solares.

Como resultado del estudio de estos tipos de estrellas, la investigadora Laura Tolós del Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC), en Barcelona, y el profesor Juergen Schaffner-Bielich de la Universidad de Frankfurt (Alemania), acaban de presentar la hipótesis de la existencia de un nuevo tipo de objeto astronómico, que nos permitiría conocer más sobre la existencia y naturaleza de la esquiva materia oscura.

Se trataría de compactos planetas con la materia oscura en su interior, unos objetos estables y visibles por fuera gracias a sus materiales provenientes de estrellas compactas (como las de neutrones y las enanas blancas).

Estos nuevos exoplanetas tendrían una masa similar a la de la Tierra o a la de Júpiter —por eso se los ha bautizado como planetas—, pero con un radio pequeño, de decenas a centenares de kilómetros. Es decir, su tamaño sería muy pequeño en relación con su masa y, por lo tanto, muy compactos.

Los investigadores han publicado este mes en la revista Physical Review D sus análisis sobre la estabilidad y las características de estos nuevos objetos. Los autores predicen que su formación se debería a la atracción gravitatoria que ejercen sobre el material estelar los ‘grumos’ de materia oscura originados tras el Big Bang.

Próximo reto: búsqueda por observación

Estos extraños exoplanetas representarían la evidencia de la presencia de materia oscura en nuestro universo. El reto ahora es encontrarlos.

“La observación de objetos astronómicos con masas similares a la de Júpiter o la Tierra pero con radios inusualmente pequeños sería evidencia de su existencia”, explica Tolós. Pero esta observación representa un gran desafío, debido precisamente al pequeño tamaño de estos compactos planetas con núcleo de materia oscura.

La detección podría realizarse por medio de la técnica del efecto de lente gravitacional, que se utiliza en la búsqueda de exoplanetas. Este efecto se basa en que la trayectoria de la luz emitida por una estrella lejana es modificada por la presencia de la gravedad de algún objeto masivo, lo que magnifica su brillo y permite su observación.

 


 

Habrá que esperar ahora para ver si en un futuro cercano el logro de observaciones de estos objetos con radios muy pequeños y gran masa confirman las predicciones teóricas sobre la existencia de los misteriosos planetas compactos con materia oscura.

Referencia bibliográfica: Laura Tolos y Jürgen Schaffner-Bielich. “Dark compact planets“. Phys. Rev. D 92, 123002, 8 de diciembre de 2015.

Fuente: Varias fuentes en la web. Aportado por Eduardo J. Carletti

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