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¿Y si M87* no fuera un agujero negro, sino una estrella de bosones invisible?

¿Y si M87* no fuera un agujero infausto, sino una fortuna de bosones invisible?
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José Manuel NievesJosé Manuel Nieves

En abril del año pasado, el mundo se quedó absorto al contemplar la primera imagen de un agujero infausto de la historia. O, más concretamente, la silueta de su ominosa sombra rodeada por un brillante anillo de materia incandescente y anaranjada. El “monstruo”, a 55 millones de abriles luz de la Tierra, era el agujero infausto supermasivo M87*, con una masa equivalente a la de 7.000 millones de soles y situado en el centro de la galaxia M87 a la que debe su nombre. La correr científica se consiguió tras largos abriles de esfuerzos de centenares de investigadores de la colaboración internacional que opera el Event Horizon Telescope (EHT), un telescopio “supuesto” formado por una red de potentes radiotelescopios repartidos por todo el mundo.

Como todos los grandes avances científicos, aquella investigación abrió para la ciencia todo un mundo de nuevas preguntas y posibilidades. Pero igualmente de dudas. Entre ellas, la formulada en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society por el astrofísico Hector Olivares al frente de un equipo de investigadores de la Universidad Radboud, en Países Bajos, y de la Universidad Goethe, en Alemania: ¿Cómo podemos estar seguros de que M87* es positivamente un agujero infausto?

“Desde luego -explica el propio Olivares a la revista Science Alert- la imagen es consistente con nuestras expectativas sobre cómo se vería un agujero infausto. Pero es importante estar seguros de que lo que estamos viendo es positivamente lo que pensamos”.

Lo cierto es que por lo menos algunos de los agujeros negros supermasivos estudiados por los científicos podría, en sinceridad, ser otra cosa. Una posibilidad positivamente desconcertante. “Ahí hacia lo alto”, en intención, podría existir otra clase de objetos, nunca observados hasta ahora pero teóricamente posibles, y que a simple audiencia se podrían confundir con agujeros negros: estrellas invisibles hechas de bosones.

“Igual que sucede con los agujeros negros -prosigue Olivares-, la relatividad común igualmente predice la existencia de las estrellas de bosones, que pueden crecer hasta millones de masas solares y ser muy compactas. El hecho de que compartan estas características con los agujeros negros supermasivos ha llevado a algunos autores a proponer que por lo menos algunos de los objetos compactos supermasivos observados en los centros de las galaxias podrían ser, en sinceridad, estrellas de bosones”.

Ahora perfectamente, ¿Cómo distinguir los unos de las otras? En su estudio, Olivares y su equipo han calculado qué aspecto tendría una fortuna de bosones si fuera observada por un telescopio, y cómo podríamos distinguirla de un auténtico agujero infausto.

¿Qué es una fortuna de bosones?

Desde luego, se proxenetismo de uno de los objetos teóricos más extraños que existen. No se parecen en nulo a las estrellas convencionales, excepto por el hecho de que están hechas de materia… aunque no de la misma materia. Las estrellas “normales”, en intención, están compuestas principalmente por fermiones, una tribu de partículas que incluye a protones, neutrones y electrones, es sostener, a los componentes básicos de los que el mundo material está hecho. Sin confiscación, las estrellas de bosones no estarían formadas por esas mismas partículas materiales, sino por… bosones. Es sostener, partículas que transportan las unidades mínimas de las fuerzas de la naturaleza, como es el caso de los fotones, los gluones, los bosones W y Z o el renombrado bosón de Higgs. . Y, por supuesto, resulta que los bosones no siguen las mismas reglas que los fermiones.

Los fermiones, por ejemplo, están sujetos al principio de reserva de Pauli, lo que significa que no puede poseer dos partículas idénticas ocupando el mismo espacio. Los bosones, sin confiscación, pueden superponerse, y cuando se juntan actúan como si fueran una gran partícula de materia. Es poco más que comprobado en cientos de experimentos de laboratorio al producir los llamados “condensados de Bose-Einstein”.

En el caso de las estrellas de bosones, por lo tanto, las partículas pueden comprimirse en un espacio al que se pueden asignar distintos títulos o representar como puntos en una escalera. Y si se da el tipo correcto de bosones y si esos bosones tienen las disposiciones adecuadas, ese conjunto o “campo esquilar” podría alcanzar una configuración estable.

Eso, por lo menos, es lo que dice la teoría, ya que hasta ahora nadie ha podido ver uno de estos objetos. Y siquiera se han descubierto todavía bosones con la masa adecuada como para ser capaces de unirse y formar poco similar a un agujero infausto supermasivo. Para Olivares, sin confiscación, lo uno llevaría a lo otro. Es sostener, si se consiguiera descubrir una fortuna de bosones, se habría enfrentado igualmente a la elusiva partícula de la que están hechos.

Estrellas invisibles

Las estrellas de bosones serían, por otra parte, prácticamente indetectables. No tendrían en sus centros poderosos hornos de fusión nuclear, ni emitirían radiación alguna. Sencillamente estarían ahí, en el espacio, invisibles igual que un agujero infausto. Sin confiscación, y a diferencia de estos últimos, las estrellas de bosones no tendrían un “horizonte de sucesos”, el confín posteriormente del que nulo puede retornar a salir, sino que serían totalmente transparentes. La luz, por lo tanto, no se quedaría atrapada en su interior, sino que los fotones que la componen podrían atravesarlas independientemente, aunque con su trayectoria poco curvada conveniente a la bono de la compostura.

Con todo, algunas estrellas de bosones podrían estar rodeadas por ardientes anillos giratorios de plasma, poco muy similar a los discos de acreción que rodean a los grandes agujeros negros como M87*. En esos casos, su aspecto sería muy parecido al de un agujero infausto, un anillo brillante con una región oscura en su interior. ¿Pero cómo distinguir entre uno y otro?

La respuesta, en los anillos de plasma

Precisamente con el fin de poder distinguir una cosa de otra Olivares y su equipo llevaron a parte simulaciones de la dinámica de esos anillos de plasma rodeando de estrellas de bosones y los compararon posteriormente con lo que podemos esperar ver en un agujero infausto.

De este modo, hallaron que la sombra de la fortuna de bosones sería significativamente más pequeña que la de un agujero infausto de masa similar. Por eso, el equipo descartó, por lo menos en el caso de M87*, que pudiera tratarse en sinceridad de una fortuna de bosones. Sencillamente, su sombra es demasiado noble. Una excelente informe para los autores de la histórica imagen.

Lo cual no significa que futuras observaciones llevadas a parte con el EHT de otros agujeros negros no puedan inducir a error. El trabajo de Olivares y sus colegas puede ayudar a separar la paja del heno, y determinar en cada caso si lo que estamos viendo es un agujero infausto supermasivo o una fortuna de bosones. En este postrero caso se demostraría, por un flanco, que esos fantasmagóricos objetos teóricos son reales. Y por otro, el hallazgo tendría enormes implicaciones para la Astrofísica y la Cosmología, desde la inflación del Universo primitivo a la búsqueda de materia oscura.

En palabras de Olivares, “significaría que existen campos escalares cosmológicos, y que éstos juegan un papel importante en la formación de estructuras en el Universo. El modo en que crecen los agujeros negros supermasivos es poco que aún no se comprende muy perfectamente, y si resultara que por lo menos algunos son en sinceridad estrellas de bosones, tendríamos que pensar en mecanismos diferentes de formación que las tengan en cuenta”.

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