Estrelas que não deveriam brilhar podem revelar o que é a matéria escura

No coração da nossa galáxia, cientistas acreditam que um tipo estranho de estrela pode estar brilhando de forma suave, mas não por causa de reações nucleares, como o nosso Sol

Imagem via Durham University 

Essas estrelas, chamadas de anãs escuras, podem estar sendo alimentadas por um combustível invisível: a matéria escura. Se encontrarmos essas estrelas – especialmente se descobrirmos uma sem lítio – isso pode finalmente nos mostrar o que é a matéria escura.

O que são Anãs Escuras e Matéria Escura?

Uma equipe de cientistas dos Estados Unidos e do Reino Unido criou o termo “anãs escuras”. Essas estrelas não são escuras porque não emitem luz, mas porque têm uma conexão especial com a matéria escura, um dos maiores mistérios da ciência atual. “Acreditamos que cerca de 25% do universo é feito de um tipo de matéria que não emite luz, sendo invisível para nossos olhos e telescópios. Só sabemos que ela existe por causa dos efeitos gravitacionais que causa. Por isso, a chamamos de matéria escura”, explica Jeremy Sakstein, professor de física da Universidade do Havaí e um dos autores do estudo.

Hoje, sabemos que a matéria escura existe e como ela se comporta, mas ainda não sabemos exatamente o que ela é. Nos últimos 50 anos, várias hipóteses foram propostas, mas nenhuma foi comprovada com evidências suficientes. Estudos como esse são importantes porque oferecem formas práticas de resolver esse mistério.

Uma das principais candidatas sendo a matéria escura são as WIMPs (Partículas Massivas de Interação Fraca, em inglês). Essas partículas são pesadas, interagem muito pouco com a matéria comum, não emitem luz e não são afetadas por forças eletromagnéticas, o que as torna invisíveis. Elas só se revelam pelos efeitos gravitacionais. Para que as anãs escuras existam, a matéria escura precisaria ser composta por WIMPs. “A matéria escura interage gravitacionalmente, então pode ser capturada por estrelas e se acumular dentro delas. Se isso acontecer, ela pode interagir consigo mesma e se “aniquilar”, liberando energia que aquece a estrela”, explica Sakstein.

Como a Matéria Escura Faz Estrelas Brilharem?

Estrelas normais, como o Sol, brilham porque, em seus núcleos, acontecem reações de fusão nuclear, que geram muito calor e energia. A fusão ocorre quando a massa de uma estrela é tão grande que a gravidade comprime a matéria em seu centro, desencadeando reações entre os núcleos dos átomos. Isso libera energia na forma de luz. Já as anãs escuras também emitem luz, mas não por causa da fusão nuclear. “As anãs escuras têm uma massa muito pequena, cerca de 8% da massa do Sol”, diz Sakstein. Essa massa não é suficiente para iniciar a fusão nuclear. Por isso, objetos assim, comuns no universo, normalmente emitem pouca luz e são chamados de anãs marrons. 

Mas, se essas anãs marrons estiverem em regiões com muita matéria escura – como o centro da nossa galáxia “, elas podem se transformar em anãs escuras. “Esses objetos capturam a matéria escura, que os ajuda a se tornarem anãs escuras. Quanto mais matéria escura ao redor, mais elas conseguem capturar”, explica Sakstein. E, quanto mais matéria escura se acumula dentro da estrela, mais energia é produzida quando essa matéria se aniquila.

Para que isso aconteça, a matéria escura precisa ser feita de WIMPs ou de partículas pesadas que interagem entre si e produzem energia visível. Outros candidatos à matéria escura, como áxions ou neutrinos estéreis, são leves demais para criar esse efeito.

A Pista do Lítio

Essa ideia seria apenas uma teoria se não houvesse uma forma de identificar as anãs escuras. Por isso, os cientistas sugerem procurar um sinal específico: o lítio-7. “Escolhemos o lítio-7 porque ele seria um marcador único”, diz Sakstein. O lítio-7 queima muito facilmente e desaparece rapidamente em estrelas normais. “Se encontrarmos um objeto que parece uma anã escura, podemos verificar se ele tem lítio. Se for uma anã marrom ou algo parecido, o lítio não estaria lá.”

Ferramentas como o Telescópio Espacial James Webb já podem detectar objetos celestes muito frios, como as anãs escuras. Outra possibilidade, segundo Sakstein, é estudar um grupo grande de objetos e analisar, de forma estatística, se alguns deles se comportam como anãs escuras.

O que as Anãs Escuras Podem Revelar?

Se, nos próximos anos, conseguirmos identificar uma ou mais anãs escuras, isso seria uma forte evidência de que a matéria escura é composta por WIMPs? “Seria uma prova bem convincente. Com candidatos leves, como áxions, não seria possível criar algo como uma anã escura. Se encontrarmos uma, isso mostraria que a matéria escura é pesada, interage fortemente consigo mesma, mas só levemente com a matéria comum. Isso inclui WIMPs, mas também outros modelos mais exóticos”, conclui Sakstein. Encontrar uma anã escura não provaria definitivamente que a matéria escura é feita de WIMPs, mas indicaria que ela é WIMP ou algo que se comporta de forma muito parecida.

Terrarara.com.br