Alimentadas pela matéria escura, as estrelas negras são objetos hipotéticos que podem ter habitado o universo primitivo. Se eles existissem, essas bestas misteriosas não seriam apenas as primeiras estrelas a se formar no cosmos, elas também poderiam explicar como os buracos negros supermassivos começaram.
Abastecido pela matéria escura
Estrelas normais se auto-potencializam da mesma maneira: fusão nuclear. As estrelas são tão grandes que estão constantemente à beira do colapso de si mesmas. Mas à medida que a gravidade aperta uma estrela, ela gera tanto calor no núcleo da estrela que suaviza os átomos, liberando energia. Essa energia fornece pressão externa suficiente para contrabalançar com precisão o colapso gravitacional de uma estrela.
Mas para estrelas escuras, a história é um pouco diferente.
Teorias sugerem que estrelas escuras seriam feitas principalmente do mesmo material que estrelas normais – a saber, hidrogênio e hélio. Mas como essas estrelas negras hipotéticas teriam se formado no universo primordial, quando o cosmos era muito mais denso, elas também provavelmente conteriam uma quantidade pequena, mas significativa, de matéria escura na forma de Partículas Maciças Interagentes Fracamente Interessadas (WIMPs) – um importante candidato à matéria escura.
Estas WIMPs são pensadas para servir como suas próprias partículas de antimatéria, elas podem se aniquilar umas com as outras, produzindo energia pura. Dentro de uma estrela escura, essas aniquilações extremamente poderosas do WIMP poderiam oferecer pressão externa suficiente para evitar o colapso da estrela sem a necessidade de fusão do núcleo.
De acordo com a pesquisadora de estrelas escuras Katherine Freese, da Universidade de Michigan, os WIMPs representam apenas 0,1% da massa total de uma estrela escura. Mas apenas esse pouquinho de combustível do WIMP poderia manter uma estrela negra se arrastando por milhões ou até bilhões de anos.
Como eram as estrelas negras?
Estrelas negras não se comportam de maneira diferente das estrelas normais. Eles também parecem diferentes.
Como as estrelas negras não dependem da fusão do núcleo para evitar o colapso gravitacional, elas não são extremamente comprimidas como as estrelas normais. Em vez disso, as estrelas escuras provavelmente são nuvens gigantes e fofas que brilham extremamente brilhantes. Devido à sua natureza inchada, diz Freese, as estrelas negras podem atingir diâmetros de até 10 unidades astronômicas (AU), onde 1 UA é a distância média da Terra-Sol de 93 milhões de milhas (150 milhões de quilômetros).
“Eles podem continuar crescendo enquanto houver combustível de matéria escura”, disse Freese à Astronomy. “Nós assumimos que eles podem chegar a 10 milhões de vezes a massa do Sol e 10 bilhões de vezes mais brilhante que o Sol, mas nós realmente não sabemos. Não há um corte em princípio.”
Procurando por estrelas escuras
Um dos obstáculos para provar que as estrelas negras realmente existem, porém, é que esses objetos ironicamente brilhantes dependem das aniquilações da matéria escura para sobreviver. No entanto, tais aniquilamentos ocorreram principalmente no universo primitivo, quando partículas de matéria escura estavam dividindo espaços próximos. Então, para identificar estrelas negras antigas, precisamos de telescópios capazes de olhar para o passado extremamente distante.
Felizmente, de acordo com Freese, o próximo Telescópio Espacial James Webb deve ser capaz de detectar estrelas negras – desde que saibamos o que procurar.
“Eles pareceriam completamente diferentes das estrelas quentes”, disse Freese à Astronomy. “Estrelas negras são legais [17.500 ° F (9.700 ° C)]. Então, elas se pareceriam mais com o Sol em termos de freqüência de luz, mesmo sendo muito mais brilhantes. Essa combinação de legal e brilhante é difícil de explicar. com outros objetos “.
“É uma perspectiva empolgante que um novo tipo de estrela possa ser descoberto nos próximos dados”, escreveram Freese e seus colegas em um artigo de revisão.
Semeando buracos negros supermassivos
Se os pesquisadores conseguirem descobrir evidências da existência de estrelas negras, isso mudaria a maneira como pensamos sobre os estágios iniciais do universo. Estrelas obscurecidas rapidamente se tornariam as principais candidatas para a primeira geração de estrelas, formada cerca de 200 milhões de anos após o Big Bang.
Mas estrelas negras também podem explicar uma das questões mais incômodas da cosmologia: como os buracos negros supermassivos se formaram?
“Se uma estrela escura de um milhão de massas solares foi descoberta [por James Webb] desde muito cedo, está claro que tal objeto acabaria como um grande buraco negro”, diz Freese. “Então, estes poderiam se fundir para fazer buracos negros supermassivos. Um cenário bastante razoável!”
Publicado em 22/07/2019
Artigo original: http://www.astronomy.com/news/2019/07/dark-stars-the-seeds-of-supermassive-black-holes
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