Os astrónomos estão cada vez mais convencidos de que o Universo primitivo pode ter sido povoado por um tipo de estrela diferente de todas as que vemos hoje: estrelas escuras, objetos celestes massivos alimentados não pela fusão nuclear, mas pela aniquilação da matéria escura. Observações recentes do Telescópio Espacial James Webb (JWST) oferecem evidências tentadoras, embora ainda não conclusivas, para estas estruturas teóricas, potencialmente resolvendo vários enigmas cosmológicos de longa data.
A ascensão das estrelas da matéria escura
Estrelas normais acendem quando a gravidade comprime o gás até que a fusão nuclear comece no núcleo. As estrelas escuras, no entanto, poderiam ter-se formado nas condições densas do Universo primitivo, onde a matéria escura estava mais concentrada. Se matéria escura suficiente se acumulasse dentro de uma nuvem em colapso, as partículas teriam colidido e aniquilado umas às outras, liberando energia que evitou um maior colapso e alimentaria a estrela.
Este processo não é apenas hipotético; investigadores, liderados por Katherine Freese, da Universidade do Texas em Austin, modelaram o ciclo de vida destas estrelas, incluindo o seu eventual destino. Ao contrário das estrelas convencionais que queimam combustível e colapsam em buracos negros após exaustivas reações nucleares, as estrelas escuras podem, teoricamente, sustentar-se indefinidamente enquanto a matéria escura continuar a acumular-se e a aniquilar-se.
O problema do buraco negro supermassivo
A existência de estrelas escuras ajudaria a explicar a presença de buracos negros supermassivos no universo primitivo. Estes objetos massivos apareceram demasiado rapidamente após o Big Bang para terem sido formados apenas a partir do colapso de estrelas mais pequenas. As estrelas escuras, no entanto, poderiam ter atingido tamanhos imensos – entre 1.000 e 10 milhões de vezes a massa do nosso Sol – antes de colapsarem nos buracos negros supermassivos observados pelos astrónomos.
Como explica Freese: “Se você começar com sementes maiores, isso realmente faz a diferença”. Sem tais precursores massivos, a rápida formação destes buracos negros permanece um mistério.
Observações JWST e objetos inesperados
O JWST também detectou dois tipos incomuns de objetos distantes: “pequenos pontos vermelhos” e “monstros azuis”. Tal como os buracos negros supermassivos, a sua existência em tempos cósmicos tão primitivos é difícil de explicar através de mecanismos de formação convencionais. A equipe de Freese sugere que estas podem ser, na verdade, estrelas escuras individuais e extremamente massivas.
Crucialmente, as estrelas escuras deixariam uma impressão digital única no seu espectro de luz – um comprimento de onda específico absorvido devido à energia libertada pela aniquilação da matéria escura. As observações iniciais do JWST sugeriram esta assinatura em vários objetos distantes, mas os dados são atualmente inconclusivos.
O caminho a seguir
Actualmente, a evidência de estrelas escuras é circunstancial. Embora as observações do JWST sejam promissoras, são necessários mais dados de alta resolução para confirmar a sua existência. Se confirmadas, estas estruturas não só resolveriam mistérios cosmológicos, mas também forneceriam uma nova janela para a natureza da própria matéria escura.
Especificamente, a massa na qual as estrelas escuras colapsam em buracos negros dependeria das propriedades das partículas de matéria escura que conduzem à sua aniquilação. Isto poderia permitir aos cientistas medir ou restringir a massa da matéria escura, um dos problemas não resolvidos mais significativos da física.
Como diz Dan Hooper, da Universidade de Wisconsin-Madison: “Esta não é uma arma fumegante profunda e inequívoca, mas é algo realmente bem motivado que eles estão procurando”. A busca por estrelas escuras é rara, mas a descoberta seria extraordinária.
