Algo invisível e “confuso” pode estar à espreita no centro da Via Láctea, sugere uma nova pesquisa
As galáxias podem estar ancoradas em “estrelas escuras” gigantes – aglomerados de matéria invisível situados em seus núcleos, sugere uma nova pesquisa.
Embora os astrônomos tenham evidências abundantes de que a maior parte da massa de qualquer galáxia é invisível, eles ainda não sabem a identidade desta “matéria escura.” Nas últimas décadas, a hipótese mais promissora tem sido a de que a matéria escura é feita de algum tipo de partícula pesada que raramente, ou nunca, interage com a luz ou outra matéria. Mas esta hipótese tem dificuldade em explicar as densidades relativamente baixas dos núcleos das galáxias, porque as simulações do comportamento da matéria escura prevêem que ela deveria facilmente se acumular em densidades extremamente altas, o que não corresponde às observações.
Uma possível resposta para este problema é que as partículas de matéria escura são incrivelmente leves – bilhões de vezes menos massivas do que o neutrinoa partícula mais leve atualmente conhecida. Dublado “matéria escura difusa”essas partículas hipotéticas são tão leves que sua natureza de onda quântica se manifesta em escalas macroscópicas – até mesmo galácticas – maiores. Isto significa que podem estabilizar-se em aglomerados gigantes de matéria invisível, formando estrelas escuras.
Isto é especialmente interessante porque estas estrelas escuras podem estender-se no espaço por milhares de anos-luz, mas ainda assim têm massas relativamente baixas, uma vez que as partículas são muito leves. Assim, podem potencialmente formar os núcleos das galáxias, fornecendo a maior parte da massa destas galáxias sem criar densidades superelevadas nos centros galácticos.
Mas as galáxias são feitas de mais do que matéria escura – difusa ou não. Eles também contêm matéria normal, distribuída na forma de nuvens difusas de gás e estrelas, e são esses elementos que os astrônomos podem realmente observar. Portanto, para testar esta ideia, precisamos de compreender a ligação entre a matéria escura difusa e a matéria normal dentro de uma galáxia.
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O 'fuzz' em nossas estrelas
Em um artigo publicado em 17 de dezembro de 2024 em o servidor de pré-impressão arXivuma equipe internacional de astrofísicos explorou como as galáxias poderiam evoluir em resposta à matéria escura difusa. Para este primeiro passo, eles não tentaram recriar uma galáxia complexa inteira. Em vez disso, construíram um modelo de brinquedo simples que continha apenas dois componentes: uma grande percentagem de matéria escura difusa e uma percentagem menor de um gás simples e ideal.
Eles então calcularam como esses dois componentes evoluiriam sob a influência gravitacional mútua. Eles descobriram que, apesar do comportamento inicialmente aleatório, a matéria escura difusa rapidamente se reuniu em um grande aglomerado no centro, com nuvens mais difusas de matéria escura ao seu redor.
O gás seguiu em frente, misturando-se com a matéria escura difusa no centro, criando o que os pesquisadores chamaram de estrela férmion-bóson, em referência aos dois tipos de matéria que se misturaram para formar o objeto central. Esta estrela era totalmente diferente da nossa concepção típica de uma. Seria gigantesco – até 10.000 anos-luz do outro lado – e quase totalmente invisível, exceto pelo brilho sutil do gás espalhado por ele.
No entanto, os investigadores salientaram que esta serviria como a representação ideal de um núcleo galáctico, que contém densidades mais elevadas – mas não demasiado elevadas – de matéria normal, confirmando assim uma previsão chave do modelo difuso de matéria escura.
O próximo passo é construir modelos ainda mais sofisticados para explorar a aparência dessas “estrelas”, para que os astrônomos possam comparar as previsões com observações do mundo real.
