Uma nova classe de objetos estelares, chamada anãs escuras, pode estar escondida no centro da nossa galáxia. Essas estrelas tênues e de baixa massa podem ser alimentadas não por fusão nuclear, mas pela aniquilação de partículas de matéria escura, o que poderia revelar a natureza elusiva de um dos maiores mistérios do universo. (Ilustração artística). Fonte: SciTechDaily.
Publicado no Journal of Astrophysics and Nuclear Astrophysics, o estudo da equipe de pesquisadores do Reino Unido e do Havaí introduziu o conceito de anãs escuras e descreveu como os humanos podem detectá-las usando instrumentos já existentes, incluindo o Telescópio Espacial James Webb. O nome "anãs escuras" não se deve ao fato de serem inerentemente escuras, mas sim por estarem intimamente ligadas à matéria escura – um tema que permanece no centro da astrofísica e da cosmologia até hoje.
“Acreditamos que 25% do universo seja composto por um tipo de matéria que não emite luz, tornando-a invisível a olho nu e aos telescópios. Só podemos detectá-la por meio de seus efeitos gravitacionais. É por isso que a chamamos de matéria escura”, explicou o professor Jeremy Sakstein, da Universidade do Havaí, coautor do estudo.
Embora a existência da matéria escura tenha sido confirmada e os cientistas tenham observado seu comportamento, sua verdadeira natureza permanece um mistério. Ao longo dos últimos 50 anos, muitas hipóteses foram propostas, mas nenhuma foi comprovada por dados experimentais robustos. Estudos como este visam fornecer métodos práticos para nos aproximarmos de uma resposta definitiva.
Entre os principais candidatos à matéria escura estão as Partículas Massivas de Interação Fraca (WIMPs) – partículas com massas extremamente grandes que interagem muito fracamente com a matéria comum. Elas atravessam tudo quase sem serem detectadas, não emitem luz, não são afetadas por forças eletromagnéticas e, portanto, não refletem luz, permanecendo invisíveis. As WIMPs só podem ser detectadas indiretamente por meio de sua influência gravitacional. Este é também o tipo de matéria escura necessário para a existência de anãs escuras.
Ilustração de um anão negro. Fonte: Imagem criada pela equipe da Sissa Medialab usando o Adobe Illustrator.
“A matéria escura pode interagir gravitacionalmente, ficando presa pelas estrelas e se acumulando em seu interior. Quando isso acontece, ela pode interagir consigo mesma e se aniquilar, liberando energia que aquece a estrela”, explica Sakstein.
Estrelas comuns, como o Sol, brilham através da fusão nuclear em seus núcleos, quando atingem massa suficiente para que a gravidade comprima a matéria a ponto de desencadear reações entre os núcleos atômicos, liberando enormes quantidades de energia que vemos como luz. Anãs escuras, por outro lado, também brilham, mas não através da fusão nuclear.
“Anãs escuras são muito pequenas, com apenas cerca de 8% da massa do Sol”, disse Sakstein. Massas tão pequenas não são suficientes para iniciar reações de fusão. Portanto, esses objetos, embora comuns no universo, geralmente emitem apenas um brilho fraco proveniente da energia gerada por seu pequeno colapso gravitacional, sendo chamados de anãs marrons.
No entanto, quando existem em regiões ricas em matéria escura, como o centro da Via Láctea, as anãs marrons podem se transformar em outras formas. "Esses objetos acumulam matéria escura, tornando-se anãs escuras", enfatizou Sakstein. "Quanto mais matéria escura ao seu redor, mais elas acumulam. E quanto mais matéria escura elas acumulam, mais energia podem gerar a partir de sua aniquilação."
Mas todas essas teorias só funcionam para um certo tipo de matéria escura. "Para que anãs escuras existam, a matéria escura precisa ser composta de WIMPs, ou quaisquer partículas massivas que possam interagir entre si para criar matéria visível", disse Sakstein. Outras teorias, como áxions, neutrinos estéreis ou partículas ultraleves tênues, são leves demais para produzir o efeito desejado. Somente partículas massivas que podem interagir e se aniquilar em energia visível forneceriam energia suficiente para anãs escuras.
Mas para que essa hipótese seja válida, é necessário um método específico para identificar anãs escuras. Assim, Sakstein e seus colegas propõem uma assinatura: o lítio-7. Este é um elemento que queima muito rapidamente em estrelas normais e desaparece com a mesma rapidez. "Se você encontrar um objeto que se pareça com uma anã escura, pode verificar a presença de traços de lítio-7. Se ele ainda estiver lá, não pode ser uma anã marrom ou algo do tipo", explica Sakstein.
Instrumentos modernos como o Telescópio Espacial James Webb são considerados capazes de detectar objetos extremamente frios, como anãs escuras. Sakstein sugere uma abordagem diferente: “Outra opção é observar toda a população e então questionar estatisticamente se uma população adicional de anãs escuras deveria ser incluída para melhor caracterizá-la.”
Se os cientistas identificarem uma ou mais anãs escuras nos próximos anos, isso será suficiente para sustentar a hipótese de que a matéria escura é composta de WIMPs? "Com bastante força", respondeu Sakstein. "Com candidatos a matéria escura mais leves, como os áxions, não acho que encontraremos algo que se pareça com uma anã escura. Eles não se acumulam dentro das estrelas. Se encontrarmos anãs escuras, isso seria uma forte evidência de que a matéria escura é massiva e interage fortemente consigo mesma, mas apenas fracamente com o modelo padrão. Isso inclui WIMPs e alguns outros modelos exóticos."
No entanto, ele também observou que a descoberta de anãs escuras não significa necessariamente que a matéria escura seja um WIMP, mas pode ser um WIMP ou outra forma de matéria que se comporte de maneira muito semelhante a um WIMP.
Se essa hipótese for confirmada, abrirá novas direções de pesquisa, podendo lançar luz sobre um dos maiores mistérios do universo.
Fonte: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/phat-hien-sao-lun-toi-co-the-mo-canh-cua-giai-ma-bi-an-vat-chat-toi/20250905082132203
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