Austin — InkDesign News — Um estudo liderado por pesquisadores da Colgate University, em colaboração com a Universidade do Texas em Austin e a Universidade da Pensilvânia, acaba de identificar quatro objetos extremamente distantes cujas características apoiam a existência de estrelas de matéria escura supermassivas no universo primordial. Esta descoberta utiliza observações recentes do Telescópio Espacial James Webb (JWST) e promete desvendar mistérios sobre a formação dos primeiros buracos negros supermassivos e das galáxias mais antigas.
O Contexto da Pesquisa
A ideia de estrelas de matéria escura — corpos energizados não pela fusão nuclear convencional, mas pela aniquilação de partículas elementares de matéria escura — foi inicialmente proposta em 2008 por Katherine Freese, Doug Spolyar e Paolo Gondolo na revista Physical Review Letters. Estes objetos seriam formados a partir de nuvens de hidrogênio e hélio e sustentados por interações de partículas hipotéticas denominadas WIMPs (do inglês, partículas massivas fracamente interativas). A busca para identificar a natureza da matéria escura e sua influência na evolução cósmica está entre os maiores desafios da física moderna e, até o momento, não se detectou diretamente as partículas que a compõem.
Resultados e Metodologia
A equipe examinou espectros e morfologias de quatro objetos profundamente antigos — JADES-GS-z14-0, JADES-GS-z14-1, JADES-GS-13-0 e JADES-GS-z11-0 — utilizando dados do NIRSpec do JWST. Dois deles já constavam de um estudo anterior publicado em 2023 e cinco apresentam atributos compatíveis com a hipótese das estrelas de matéria escura supermassivas, inclusive uma característica espectral central: uma absorção em 1640 Ångströms, indicativa do hélio ionizado. Em um dos casos mais notáveis, o objeto JADES-GS-z14-0 revelou um “mergulho” nessa faixa espectral.
“One of the most exciting moments during this research was when we found the 1640 Angstrom absorption dip in the spectrum of JADES-GS-z14-0. While the signal to noise ratio of this feature is relatively low (S/N~2), it is for the first time we found a potential smoking gun signature of a dark star. Which, in itself, is remarkable.”
(“Um dos momentos mais empolgantes desta pesquisa foi quando encontramos a absorção de 1640 Ångströms no espectro de JADES-GS-z14-0. Embora a razão sinal-ruído desse recurso seja relativamente baixa, é a primeira vez que encontramos um potencial indício direto de uma estrela escura. Isso, por si só, é notável.”)— Cosmin Ilie, Professor, Colgate University
Um dos objetos também apresentou uma linha de emissão de oxigênio detectada pelo radiotelescópio ALMA, sugerindo interação com ambientes ricos em metais e possível formação por fusão de halos escuros e galáxias.
Implicações e Próximos Passos
A confirmação das estrelas de matéria escura supermassivas pode solucionar enigmas como a origem dos buracos negros supermassivos em quasares distantes e a formação de galáxias incrivelmente luminosas nos primórdios do cosmos. Estes resultados podem ainda abrir um novo ramo da astrofísica observacional dedicado à matéria escura.
“For the first time we have identified spectroscopic supermassive dark star candidates in JWST, including the earliest objects at redshift 14, only 300 Myr after the Big Bang. Weighing a million times as much as the Sun, such early dark stars are important not only in teaching us about dark matter but also as precursors to the early supermassive black holes seen in JWST that are otherwise so difficult to explain.”
(“Pela primeira vez identificamos candidatos espectroscópicos de estrelas escuras supermassivas no JWST, incluindo os objetos mais antigos em desvio para o vermelho 14, apenas 300 milhões de anos após o Big Bang. Com peso equivalente a um milhão de sóis, essas estrelas são importantes não só para entender a matéria escura, mas também como precursoras dos buracos negros supermassivos observados pelo JWST.”)— Katherine Freese, Diretora, Weinberg Institute, Universidade do Texas em Austin
Especialistas consideram prioritário o aprofundamento das análises espectroscópicas e o desenvolvimento de modelos que permitam distinguir definitivamente entre galáxias e estrelas de matéria escura. Futuras observações e estudos podem inaugurar a era da astronomia de estrelas alimentadas por matéria escura, trazendo oportunidades únicas para desvendar a natureza dessa substância primordial.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
