México.- Más allá de las estrellas comunes, como nuestro Sol, hay objetos celestes tan extremos que parecen salidos de una novela de ciencia ficción, y que desafían incluso a la imaginación de los científicos: las estrellas exóticas.

Una estrella exótica podría estar en cualquier rincón del Universo, confundirse con un agujero negro e incluso haber sido detectada por los humanos sin saberlo, pero hasta ahora no se ha comprobado.

En entrevista para UNAM Global, Miguel Alcubierre Moya, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares, explicó: “Aunque no sabemos si realmente existen en la naturaleza, el hecho de que la teoría las permita lleva a una pregunta fascinante: ¿por qué no las hemos observado si podrían existir? Y eso mismo hace que estudiar estos objetos sea tan interesante para la ciencia”.

Distinguirlas de un agujero negro sería muy difícil. Desde lejos se verían casi igual. La diferencia clave es que los agujeros negros tienen un horizonte de eventos -la frontera de no retorno-, mientras que estas estrellas, no. Sin embargo, como son objetos tan pequeños y lejanos, distinguirlos con telescopios es prácticamente imposible.

Tipos de estrellas

Hay varios tipos de estrellas, desde las más comunes -como el Sol- hasta otras extremadamente raras, como las estrellas exóticas, formadas por material no convencional.

El Sol, como otras estrellas corrientes, está hecho de plasma: un gas muy caliente con reacciones nucleares en su interior. Cuando el Sol muera, se convertirá en una enana blanca, que conserva su masa, pero se contrae hasta alcanzar aproximadamente el tamaño de la Tierra.

Esta estructura está sostenida por la presión cuántica derivada del principio de exclusión de Pauli, propuesto por el físico Wolfgang Pauli en 1925. Dicho principio establece que dos fermiones (partículas de espín ½, como los electrones, protones o neutrones, y llamadas así en honor al físico Enrico Fermi) no pueden ocupar el mismo estado cuántico en un sistema.

En el caso de las estrellas más masivas, al final de su vida forman estrellas de neutrones, que pueden tener una masa de entre 1.5 y 2 veces la del Sol, comprimida en una esfera del tamaño aproximado de la Ciudad de México.  Por su masa, describió Alcubierre Moya, el Sol nunca será una estrella de neutrones.

Las estrellas exóticas

Cuando se habla de estrellas exóticas, los astrónomos se refieren a objetos conocidos por su gravedad tan intensa, que las compacta. Sin embargo, no están formadas por fluidos ni por partículas, sino por algún tipo de campo de energía.

“Son exóticas porque, hasta donde sabemos, no hay evidencia de su existencia. Pero son muy interesantes por varios motivos”, comentó Alcubierre. Podría haber de varios tipos:

- Estrellas de bosones: “Puede haber existir estrellas hechas de campo escalar, que es un campo de energía representado por un número en cada lugar del espacio del tiempo”.

En la naturaleza este tipo de campos existen a través de la “famosísima” partícula de Higgs o el campo de Higgs. Los campos escalares corresponden a partículas sin espín.  A las partículas sin espín, o con un valor de espín entero, se les conoce como “bosones”, en honor al físico Satyendra Nath Bose quien, junto con Einstein, describió por primera vez sus propiedades en 1924.

Los bosones tienen propiedades opuestas a los fermiones, y cuando hay muchos juntos en un mismo estado cuántico se comportan como campos de energía macroscópicos que pueden en principio formar objetos con las características de una estrella, en el sentido que son objetos sostenidos por un balance entre su presión interna y su propia gravedad.

Sin embargo, estos objetos no brillan y por eso no se ven, serían objetos invisibles, pero se podrían detectar por su influencia en la gravedad, es decir, lo que genera a su alrededor.

Podrían ser de objetos con una masa similar a la de una estrella, y no los veríamos. En ese sentido, se parecerían a un agujero negro sin serlo, añadió Miguel Alcubierre Moya.

Serían objetos con una gravedad muy intensa que no se ven y que podrían ser imitadores de agujeros negros en algunas regiones del espacio, y afectar el movimiento del gas o estrellas cercanas.

“Podríamos pensar que ahí hay un agujero negro y quizás no lo es, sino que es uno de estos objetos astronómicos”, detalló el experto en la materia.

“No sabemos si existen, probablemente no, pero es interesante porque podrían imitar un agujero negro, y nosotros pensar que son eso, pero en realidad no lo son”.

De hecho, se ha propuesto que podrían existir estrellas de bosones gigantescas, como del tamaño de una galaxia. “Estas estrellas tan enormes podrían ser la materia oscura que los astrónomos buscan dentro de las galaxias”.

- Estrellas de Proca: Las estrellas de Proca son objetos teóricos formados por un tipo especial de campo de energía llamado campo de Proca, que es similar al campo electromagnético, pero con una diferencia importante: tiene masa.

En física, esto se describe como un “campo vectorial masivo”, y es un campo complejo porque tiene una parte real y otra imaginaria. Este tipo de campos corresponden a bosones de espín 1, y pueden también formar objetos macroscópicos auto-gravitantes, permitiéndoles existir como una estrella estable, pero muy exótica.

Este tipo de campo también aparece en el modelo estándar de la física de partículas: los llamados “bosones vectoriales intermedios”, que transportan la fuerza nuclear débil (como los que causan la radiactividad), son ejemplos de campos de Proca.

Si muchas de estas partículas se acumularan, podrían formar un objeto grande como una estrella. Por eso, se estudian como posibles candidatos a materia oscura o incluso como imitadores de agujeros negros, ya que desde lejos podrían parecerse a uno.

También se han propuesto estrellas hechas de otros campos, como el campo de Dirac, por ejemplo (que describe a los electrones y partículas similares). Estas estrellas, llamadas estrellas de Dirac, también serían teóricas y muy raras, pero nos ayudan a entender mejor cómo interactúan estos campos con la gravedad según la relatividad general.

La posibilidad sigue abierta

Las estrellas exóticas tal vez no existen, pero sería interesante entender por qué no, ya que la teoría sí las permite. Por eso, la posibilidad de que alguna de estas estrellas forme parte del universo observable sigue abierta, concluyó el académico universitario. 

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