Traduzido por Julio Batista
Original de Paul Sutter para a Live Science
Os astrônomos pensaram por muito tempo que um sistema estelar peculiar observado pelo satélite Gaia da Agência Espacial Europeia era um simples caso de uma estrela orbitando um buraco negro. Mas agora, dois astrônomos estão desafiando essa afirmação, descobrindo que as evidências sugerem algo muito mais estranho: possivelmente, um tipo de estrela nunca antes visto feito de matéria escura invisível. Sua pesquisa, que ainda não foi revisada por pares, foi publicada em 18 de abril no servidor de pré-publicação arXiv.
O próprio sistema consiste em uma estrela parecida com o Sol e, bem, outra coisa além dela. A estrela pesa um pouco menos que o Sol (0,93 massa solar) e tem aproximadamente a mesma abundância química que a nossa estrela. Seu misterioso companheiro é muito mais massivo – cerca de 11 massas solares. Os objetos orbitam um ao outro a uma distância de 1,4 unidades astronômicas, aproximadamente a distância em que Marte orbita o Sol, fazendo uma órbita completa a cada 188 dias.
O que poderia ser esse companheiro sombrio? Uma possibilidade é que seja um buraco negro. Embora isso se encaixe facilmente em termos de observações orbitais, essa hipótese tem grandes lacunas. Os buracos negros se formam a partir da morte de estrelas muito massivas e, para que essa situação surja, uma estrela parecida com o sol teria que se formar em companhia de um desses monstros. Embora não seja totalmente impossível, esse cenário requer uma quantidade extraordinária de ajuste fino para que isso aconteça e para manter esses objetos em órbita um do outro por milhões de anos.
Então, talvez esse companheiro orbital escuro seja algo muito mais exótico, como os pesquisadores propõem no novo estudo. Talvez, eles sugerem, seja um amontoado de partículas de matéria escura.
A matéria escura é uma forma invisível de matéria que compõe a grande maioria da massa de cada galáxia. Ainda não temos uma compreensão sólida de sua identidade. A maioria dos modelos teóricos assume que a matéria escura é distribuída suavemente em cada galáxia, mas existem modelos que permitem que ela se aglomere.
Um desses modelos levanta a hipótese de que a matéria escura é um novo tipo de bóson. Os bósons são as partículas que carregam as forças da natureza; por exemplo, um fóton é um bóson que carrega a força eletromagnética. Embora conheçamos apenas um conjunto limitado de bósons no Modelo Padrão da física de partículas, não há nada, em princípio, que impeça o universo de ter muitos outros tipos.
Esses tipos de bósons não carregariam forças, mas ainda assim inundariam o Universo. Mais importante ainda, eles teriam a capacidade de formar grandes aglomerados. Alguns desses aglomerados podem ser do tamanho de sistemas estelares inteiros, mas alguns podem ser muito menores. Os menores aglomerados de matéria escura bosônica podem ser tão pequenos quanto estrelas, e esses objetos hipotéticos recebem um novo nome: estrelas de bóson.
As estrelas de bósons seriam totalmente invisíveis. Como a matéria escura não interage com outras partículas ou com a luz, poderíamos detectá-las apenas por meio da influência gravitacional em seus arredores – como se uma estrela regular orbitasse uma estrela de bóson.
Os pesquisadores apontaram que um modelo simples de matéria escura de bóson poderia produzir estrelas de bóson suficientes para tornar plausível esse resultado nos dados de Gaia, e que a substituição de um suposto buraco negro por uma estrela de bóson poderia explicar todos os dados observacionais.
Embora seja improvável que esta seja realmente a descoberta de uma estrela de bóson, os autores ainda pediram observações de acompanhamento. Mais importante ainda, esse sistema único nos dá uma rara oportunidade de estudar o comportamento da gravidade forte, permitindo-nos examinar a teoria da relatividade geral de Einstein para ver se ela se sustenta. Em segundo lugar, se for uma estrela de bóson, este sistema é a configuração experimental perfeita. Podemos brincar com nossos modelos de estrelas de bósons e ver como eles podem explicar bem a dinâmica orbital desse sistema e usar essa informação para vislumbrar os cantos escuros do Universo.