Estrelas escuras podem resolver três dos maiores enigmas cósmicos revelados pelo telescópio James Webb

O Telescópio Espacial James Webb (James Webb) tem surpreendido a comunidade científica ao observar o universo muito jovem, logo após o Big Bang, e revelar objetos que não se encaixam facilmente nas teorias tradicionais de formação de estrelas e galáxias

UHZ1, uma galáxia recordista localizada a 13,2 bilhões de anos-luz de distância, foi observada quando o universo tinha apenas 3% de sua idade atual. UHZ1 é intrigante por abrigar um buraco negro supermassivo que não poderia ter sido semeado nem mesmo por estrelas comuns, considerando sua massa e o pouco tempo disponível para seu crescimento. Assim, acredita-se que UHZ1 seja uma evidência da existência de estrelas supermassivas que, ao colapsarem, geram o buraco negro supermassivo que alimenta o quasar em seu centro. Neste estudo, os autores demonstram como UHZ1 poderia abrigar um buraco negro supermassivo semeado pelo colapso de uma estrela escura. Os mecanismos identificados pelos autores não se restringem a UHZ1 – eles fornecem um caminho para explicar galáxias com buracos negros supermassivos, das quais UHZ1 é um exemplo proeminente. Crédito: Raios-X: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; Infravermelho: NASA/ESA/CSA/STScI; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/L. Frattare e K. Arcand

Um novo estudo, liderado pelo físico Cosmin Ilie, da Universidade Colgate, em colaboração com outros pesquisadores, sugere que um tipo muito especial de objeto hipotético – as chamadas estrelas escuras (dark stars) – pode explicar, de forma elegante e unificada, três dos maiores mistérios encontrados nessas observações.

De acordo com o entendimento atual, as primeiras estrelas nasceram algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, quando nuvens de hidrogênio e hélio se resfriaram e colapsaram dentro de regiões muito densas de matéria escura, chamadas microhalos. Porém, em certas condições especiais do universo primordial, pode ter surgido um tipo completamente diferente de estrela: as estrelas escuras.

Diferentemente das estrelas normais, que brilham por causa da fusão nuclear, essas estrelas gigantescas obteriam sua energia da aniquilação de partículas de matéria escura que cairiam em seu interior. Isso permitiria que elas crescessem a tamanhos extraordinários e, ao final de sua vida, se transformassem naturalmente nas sementes dos buracos negros supermassivos que vemos hoje no centro das galáxias.

As observações do James Webb têm mostrado justamente fenômenos que desafiam os modelos antigos. Um primeiro mistério são as chamadas galáxias “monstros azuis? (blue monsters): objetos incrivelmente brilhantes, muito compactos e quase sem poeira, que simplesmente não deveriam existir tão cedo no universo de acordo com as simulações feitas antes do lançamento do telescópio.

O segundo enigma está relacionado aos buracos negros supermassivos. O James Webb encontrou evidências de buracos negros muito massivos já nos primeiros quasares, objetos extremamente distantes e luminosos. Esses buracos negros parecem grandes demais e ter surgido cedo demais, o que exige sementes iniciais muito maiores do que as previstas pelas teorias convencionais – exatamente o tipo de semente que uma estrela escura poderia deixar ao colapsar.

Por fim, o terceiro mistério são os objetos apelidados de “pequenos pontos vermelhos? (little red dots). Trata-se de fontes muito compactas, sem poeira e que, de forma surpreendente, emitem pouca ou nenhuma radiação de raios X, algo difícil de explicar com estrelas ou galáxias comuns.

Os autores do estudo argumentam que essas três características aparentemente desconexas – galáxias excessivamente brilhantes e compactas, buracos negros supermassivos precoces e os misteriosos pontos vermelhos – são, na verdade, consequências naturais da existência de estrelas escuras no amanhecer cósmico.

Embora ainda não tenhamos confirmação direta da existência dessas estrelas, evidências vêm se acumulando. Estudos anteriores, publicados em 2023 e 2025, já haviam identificado candidatos fotométricos e espectroscópicos. A análise mais recente apresentada no novo trabalho mostra assinaturas espectroscópicas muito características (como linhas de absorção de hélio consideradas “provas quase definitivas”) em objetos observados pelo James Webb, como JADES-GS-z13-0 e JADES-GS-z14-0.

Se confirmadas, as estrelas escuras não seriam apenas uma solução para os quebra-cabeças do James Webb. Elas também representariam uma das formas mais promissoras de estudar diretamente as propriedades da misteriosa matéria escura, complementando os grandes experimentos feitos em laboratórios aqui na Terra.

Em resumo, o que inicialmente pareciam ser anomalias graves nos modelos de formação do universo jovem talvez sejam, na verdade, pistas de que a natureza colocou em cena, logo no começo de tudo, um tipo extraordinário de estrela alimentada pela própria matéria escura.

Terrarara.com.br