Estrelas movidas à matéria escura no Universo

Algumas das estrelas mais antigas do Universo estão muito distantes para serem vistas, mas se o núcleo delas for movido por matéria escura, isso pode ser determinado pelo brilho ao redor delas.

© NASA/ESA (distribuição da matéria visível e da matéria escura)

Se essa estranha matéria dá mesmo energia às estrelas, os telescópios de infravermelho conseguem enxergar a luz resultante, que deve ser diferente da que emana de estrelas como o Sol, que contam com o processo de fusão para gerar energia.

A matéria escura nunca foi detectada diretamente e só pode ser estudada pelos seus efeitos gravitacionais em corpos visíveis. Mas sua presença pode ter exercido um papel dominante na criação das primeiras estrelas.

Essas estrelas alimentadas por matéria escura brilham muito, apesar da fonte. Enquanto a luz de uma estrela individual é muito distante para ser medida, os astrônomos podem aprender muito ao analisar a luz combinada de várias estrelas antigas, incluindo aquelas alimentadas pela estranha matéria.

Em um novo estudo, uma equipe de astrônomos calculou a quantidade de luz que as estrelas escuras iriam produzir para determinar se o brilho seria visível em ondas no infravermelho.

A luminosidade das estrelas, combinada com a luz produzida pelas galáxias, cria um arco de luz similar ao que as muitas lâmpadas acesas produzem nas cidades. Ao estudar esse brilho geral, os cientistas esperam entender mais sobre as fontes individuais de luz.

É possível comparar a luminosidade máxima e mínima produzida. Para as estrelas antigas, são analisadas propriedades como a relação entre a massa e o brilho, quanto tempo ela pode ser alimentada pela matéria escura e o nível de formação de estrelas.

Como leva muito tempo para a luz viajar distâncias tão grandes, as estrelas analisadas são muito antigas. Ao focar no brilho produzido por essas fontes distantes, os astrônomos podem examinar o passado da luz produzida pelas primeiras estrelas.

“Como não é possível estudar diretamente a formação de estrelas no início do Universo, nós dependemos de simulações numéricas”, comenta Andreas Maurer e Martin Raue, da Universidade de Hamburgo.

Os cientistas esperam que, ao estudar esse brilho antigo, eles eventualmente consigam determinar se alguns grupos de estrelas são alimentadas pela matéria escura ou pelo método mais familiar de fusão.

As estrelas se formam quando a gravidade une a matéria. Conforme as nuvens de hidrogênio e hélio – os únicos elementos presentes no começo do Universo – se quebravam, a matéria escura presa no meio seria comprimida.

A matéria escura, assim como a comum, deve ter também sua antimatéria. “Toda partícula no Universo tem uma antipartícula”, explica o astrofísico Douglas Spolyar, da Universidade de Chicago, que não esteve envolvido na nova pesquisa, mas estuda o assunto.

Quando uma partícula e sua antipartícula se encontram, elas se aniquilam, transformando-se em fótons, elétrons e pósitrons. Conforme essas partículas leves interagem com o meio, elas aquecem-no. Se esse meio estiver no centro de uma estrela recém formada, a aniquilação da matéria escura poderia substituir o processo de fusão no núcleo estelar.

Do mesmo modo, se uma estrela estabilizada capturar matéria escura suficiente, a destruição das partículas e antipartículas poderia substituir a fusão como fonte de energia. Essa pressão adicional "explode” a estrela, por isso reduz a fusão nuclear.

O processo é tão poderoso que apenas cerca de 1% da massa estelar teria que ser matéria escura para isso.

As estrelas escuras são maiores e mais geladas do que suas parceiras convencionais. Elas também duram mais do que as estrelas com fusão nuclear.

“Com um estoque suficiente de matéria escura, as estrelas escuras podem ter vidas que excedem a idade do Universo; elas ainda podem existir hoje”, comenta Maurer.

“A densidade da matéria escura pode ser bilhões de vezes maior no centro da galáxia, onde as estrelas podem capturar muito mais dela”, comenta Spolyar. “Estrelas escuras podem estar surgindo no centro da galáxia”.

Fonte: LiveScience