JWST pode ter encontrado a "arma fumegante" de uma estrela escura no Universo distante

O JWST talvez tenha captado a possível “arma fumegante” de um objeto hipotético chamado estrela escura no Universo distante. Se a identificação for confirmada, a descoberta pode ajudar a esclarecer vários enigmas da física.

O que é uma estrela escura (e por que ela ainda brilharia)

Apesar do nome parecer contraditório, uma estrela escura ainda liberaria luz e energia. A diferença é que ela não seria sustentada por fusão nuclear, como uma estrela comum. Em vez disso, sua fonte de energia viria de um núcleo onde partículas de matéria escura interagem.

“Estrelas escuras supermassivas são extremamente brilhantes, gigantes e, ao mesmo tempo, ‘fofas’ como nuvens inchadas feitas principalmente de hidrogénio e hélio, que são sustentadas contra o colapso gravitacional pelas quantidades mínimas de matéria escura que se autoaniquila dentro delas”, afirma Cosmin Ilie, astrofísico da Colgate University, nos EUA.

O que o JWST viu ao observar os objetos mais distantes

Desde que o JWST entrou em operação, em 2021, e começou a olhar mais para trás no espaço e no tempo do que a humanidade já tinha conseguido, o telescópio passou a registar achados inesperados. Perto do “amanhecer” do cosmos, surgiram estruturas que pareciam galáxias enormes numa época em que, literalmente, não teria havido tempo suficiente para elas crescerem tanto.

Astrofísicos rapidamente sugeriram uma explicação para parte desses casos: estrelas escuras, que poderiam concentrar uma massa equivalente à de até um milhão de Sóis, tenderiam a parecer galáxias vistas a distâncias tão extremas.

Agora, investigadores relatam o que consideram a evidência mais forte até aqui de que estrelas escuras possam existir. Ao analisarem quatro dos objetos mais distantes já observados, a equipa concluiu que todos podem ser compatíveis com a interpretação de estrela escura.

O novo estudo examinou os espectros e a morfologia desses quatro alvos. Um deles parece compatível com uma fonte pontual, enquanto os outros três são um pouco mais difusos - o que abriria a possibilidade de serem estrelas escuras envolvidas por nebulosas de hidrogénio e hélio ionizados.

A assinatura em 1.640 angströms e a “arma fumegante”

O aspeto mais intrigante apareceu num dos objetos: um traço específico de absorção de luz no comprimento de onda de 1.640 angströms. Esse sinal é visto como um indício característico de estrelas escuras e estaria associado ao hélio ionizado uma vez presente nas suas atmosferas.

“Embora a relação sinal-ruído desta característica seja relativamente baixa, é a primeira vez que encontramos uma potencial assinatura de ‘arma fumegante’ de uma estrela escura. O que, por si só, é notável”, diz Ilie.

Ainda assim, os próprios autores reconhecem que os quatro objetos também podem ser interpretados como galáxias. Só que essa leitura traz novas perguntas. Já as estrelas escuras, mesmo sendo hipotéticas, poderiam resolver vários mistérios.

O que estrelas escuras poderiam explicar: matéria escura e buracos negros

Além de oferecerem pistas sobre a natureza da matéria escura, essas estrelas, no fim da sua evolução, teoricamente colapsariam e formariam buracos negros já com uma massa inicial enorme. Buracos negros supermassivos foram encontrados muito cedo na história do Universo, com massas que deveriam ser impossíveis de obter segundo as teorias atuais de crescimento. Nesse cenário, estrelas escuras poderiam funcionar como um “atalho”.

Serão necessárias mais observações para confirmar a identidade desses gigantes distantes, mas, seja qual for a explicação final, eles parecem colocar em xeque o que pensamos saber sobre a física.

O estudo foi publicado na revista PNAS.