Telescópio espacial Nancy Grace Roman pode detectar estrelas escuras supermassivas
As
primeiras estrelas do universo eram muito diferentes das estrelas que vemos
hoje. Eles eram feitos puramente de hidrogênio e hélio, sem elementos mais
pesados para ajudá-los a gerar energia em seu núcleo.
Como
resultado, eles provavelmente eram centenas de vezes mais massivos que o sol.
Mas algumas das primeiras estrelas podem ter sido ainda mais estranhas. No
início do universo, a matéria escura poderia ter sido mais concentrada do que é
agora, e pode ter alimentado estranhos objetos estelares conhecidos como
estrelas escuras.
Artista
vê estrela escura de nêutrons. Crédito: Laboratório de imagens conceituais do
Goddard Space Flight Center da NASA
Como
a matéria escura e a matéria regular agem de maneira semelhante sob a
gravidade, aglomerados de matéria escura no início do universo podem ter
reunido nuvens de hidrogênio e hélio ao seu redor. Como essa matéria desmoronou
sob seu próprio peso, a matéria escura em seu núcleo pode ter gerado energia.
Em
alguns modelos de matéria escura, as partículas podem se aniquilar para produzir
raios gama e neutrinos. Essas partículas de alta energia impediriam o colapso
da nuvem, semelhante à forma como a fusão nuclear sustenta uma estrela regular.
Essas
estrelas escuras teriam sido gigantescas, com um diâmetro de dezenas de
milhares, até mesmo centenas de milhares de vezes maior que o sol. Mas eles
seriam escuros e de baixa densidade. Se eles existissem, seriam muito fracos e
distantes para que os telescópios atuais os detectassem. Mas o telescópio
espacial Nancy Grace Roman, anteriormente chamado WFIRST, pode ser poderoso o
suficiente para encontrá-los.
O
telescópio romano está programado para ser lançado em maio de 2027. Será um
telescópio infravermelho de campo amplo, adequado para explorar a borda escura
e distante do cosmos. De acordo com um artigo recente publicado no servidor de
pré-impressão arXiv, Roman pode observar estrelas escuras supermassivas com
massas superiores a 100.000 sóis. Mas estrelas escuras nessa escala
provavelmente não eram comuns.
Uma
estimativa melhor é que as estrelas escuras tinham cerca de 10.000 massas
solares. Com a ajuda de lentes gravitacionais, Roman pode ser capaz de ver uma
estrela escura com essa massa, mas os autores propõem um método melhor,
combinando observações de Roman com o Telescópio Espacial James Webb.
A
ideia deles é identificar candidatos a estrelas escuras usando Roman, com o
entendimento de que as observações fotométricas não serão capazes de distinguir
estrelas escuras de pequenas galáxias jovens. Uma característica que distingue
as galáxias das estrelas escuras é que as últimas devem mostrar uma linha de
emissão de hélio conhecida como λ1640, que o Webb pode detectar. Roman é mais
adequado para encontrar candidatos e Webb pode confirmá-los. É um excelente
exemplo de como os pontos fortes de diferentes telescópios podem se
complementar.
Se
essa abordagem for bem-sucedida na próxima década, poderá ajudar os astrônomos
a entender um mistério cosmológico diferente, o dos buracos negros
supermassivos. Ainda não entendemos como esses buracos negros maciços puderam
se formar tão rapidamente no início do universo, mas uma ideia é que eles podem
ter sido semeados por essas estrelas escuras.
Como
seus núcleos de matéria escura pararam de gerar energia, essas estrelas podem
ter entrado em colapso rápido o suficiente para formar um buraco negro massivo,
que pode se transformar em um buraco negro supermassivo com o tempo.
Há
muito que podemos aprender com a luz fraca de uma estrela escura.
Fontes: phys.org
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