Um aglomerado peculiar de estrelas girando em torno do centro violento do via Láctea poderiam se tornar “imortais” ao capturar e destruir continuamente partículas de matéria escura em seus núcleos, sugere um novo estudo.
Usando simulações computacionais da evolução estelar, os pesquisadores descobriram que matéria escura partículas capturadas pela gravidade dessas estrelas podem frequentemente colidir e “aniquilar” umas às outras dentro da estrela, transformando-se em partículas comuns enquanto liberam uma quantidade significativa de energia.
Esta fonte de energia adicional poderia manter a estabilidade da estrela e potencialmente torná-la imortal, mesmo depois de o seu fornecimento regular de combustível nuclear ter esgotado, sugerem os investigadores.
“Estrelas queimam hidrogênio em fusão nuclear“, principal autor do estudo Isabelle João, doutorando em física de astropartículas na Universidade de Estocolmo, disse ao Live Science por e-mail. “A pressão externa equilibra a pressão interna das forças gravitacionais e mantém as estrelas em um equilíbrio estável.”
No entanto, muitas estrelas observadas perto do buraco negro central da Via Láctea parecem estar muito mais jovem do que as teorias da evolução estelar prevêem. Para investigar este mistério, os investigadores testaram se as estrelas poderiam estar a extrair energia do abundante fornecimento de matéria escura que se pensa existir no centro galáctico.
“As nossas simulações mostram que se as estrelas conseguem recolher grandes quantidades de matéria escura, que se aniquila no interior da estrela, isso pode proporcionar uma pressão externa semelhante, tornando a estrela estável devido à aniquilação da matéria escura em vez da fusão nuclear – pelo que as estrelas podem usar a matéria escura como fonte de energia. um combustível em vez de hidrogênio”, disse John. “A diferença importante é que as estrelas esgotam o seu hidrogénio, o que acabará por causar a sua morte. Por outro lado, as estrelas podem recolher matéria escura continuamente.”
O estudo, publicado no servidor de pré-impressão arXiv em maio, ainda não foi revisado por pares.
Estrelas desafiando a teoria
A evolução estelar é um assunto bem estudado. As relações entre a idade, luminosidade, tamanho e temperatura de uma estrela foram derivadas com alta precisão tanto com teoria quanto com dados astronômicos. No entanto, observações recentes mostraram que as propriedades das estrelas próximas do centro da via Láctea desafiar a teoria geralmente aceita da evolução estelar.
“As estrelas mais internas da nossa Galáxia, as estrelas do aglomerado S, apresentam uma série de propriedades que [are] não foi encontrado em nenhum outro lugar: não está claro como eles chegaram tão perto do centro, onde o ambiente é considerado bastante hostil à formação de estrelas”, explicou John. “Eles também parecem ser muito mais jovens do que seria esperado se o as estrelas se mudaram para lá de algum outro lugar. Além disso, parece que inesperadamente há muitas estrelas pesadas.”
Estas estranhas propriedades das estrelas do aglomerado S podem ser explicadas pela presença de uma fonte adicional de energia dentro delas. Por exemplo, esta fonte de energia extra poderia permitir que a estrela queimasse hidrogénio – a fonte de energia habitual – a uma taxa mais baixa, fazendo com que envelhecesse mais lentamente e parecesse mais jovem do que realmente é.
Em seu estudo recente, John, junto com Tim Linden da Universidade de Estocolmo e Rebecca K. Lane do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC da Universidade de Stanford, sugeriu que esta fonte poderia ser a aniquilação de partículas de matéria escura. Esta explicação está alinhada com o facto de se acreditar que maiores quantidades de matéria escura se escondem no centro da galáxia, exatamente onde as estrelas estranhas foram observadas.
“Na maior parte da Via Láctea, a densidade da matéria escura não é alta o suficiente para afetar as estrelas”, disse John. “Mas no Centro Galáctico, a quantidade de matéria escura é muito elevada, potencialmente muitos milhares de milhões de vezes mais alto que na Terra.”
Aniquilação virtual
Para testar a sua hipótese, os investigadores realizaram uma simulação computacional do ciclo de vida de uma estrela rodeada por uma nuvem de matéria escura com uma densidade correspondente à do centro galáctico. Eles presumiram que a matéria escura consiste em partículas massivas de interação fraca, um dos principais candidatos a componentes da matéria escura.
Como as partículas de matéria escura ainda não foram encontradas em experiências de laboratório, a força da sua interação com a matéria comum e a taxa a que se aniquilam umas às outras não são conhecidas. Mas o estudo mostrou que, para certos valores destas quantidades, o mecanismo de produção de energia baseado na matéria escura explicava perfeitamente as propriedades observadas das estrelas do enxame S.
No entanto, para confirmar a sua explicação, os autores acreditam que é necessário descobrir mais estrelas perto do centro galáctico. Além disso, medições mais precisas dos parâmetros de estrelas conhecidas devem ser realizadas para comparar de forma confiável as observações com as previsões teóricas. Esperançosamente, tais observações serão possíveis num futuro próximo usando o Very Large Telescope no Chile ou o Observatório Keck no Havaí, disseram os pesquisadores.
“Observações mais precisas das estrelas do aglomerado S nos fornecerão mais informações sobre essas estrelas e os processos em andamento”, disse John. “Isto mostrará se as observações são consistentes com as nossas simulações, ou se outras explicações das suas propriedades incomuns se tornam mais favoráveis.”