Qual o papel da matéria escura no Universo primitivo? Como compõe a maioria da matéria, deve ter algum efeito. Em vez de queimar com a fusão do hidrogênio, essas "estrelas escuras" foram aquecidas pela aniquilação da matéria escura.
E essas estrelas escuras ainda podem estar lá fora.
Apenas algumas centenas de milhares de anos após o Big Bang, o Universo esfriou o suficiente para que a primeira matéria se fundisse em uma nuvem superaquecida de gás ionizado. A gravidade tomou conta e esse assunto inicial se juntou para formar as primeiras estrelas. Mas essas não eram estrelas como as conhecemos hoje. Eles continham quase inteiramente hidrogênio e hélio, cresceram para enormes massas e depois detonaram como supernovas. Cada geração sucessiva de supernovas semeava o Universo com elementos mais pesados, criados através da fusão nuclear dessas primeiras estrelas.
A matéria escura também dominou o Universo primitivo, pairando em torno da matéria normal em grandes halos, concentrando-a juntamente com a sua gravidade. À medida que as primeiras estrelas se reuniam dentro desses halos de matéria escura, um processo conhecido como resfriamento molecular de hidrogênio os ajudou a desmoronar em estrelas.
Ou é nisso que os astrônomos geralmente acreditam.
Mas uma equipe de pesquisadores dos EUA acha que a matéria escura não estava apenas interagindo através de sua gravidade, ela estava lá no meio das coisas. Sua pesquisa é publicada no artigo "Matéria escura e as primeiras estrelas: uma nova fase da evolução estelar". Partículas de matéria escura comprimidas juntas começaram a se aniquilar, gerando grandes quantidades de calor e sobrecarregando esse mecanismo de resfriamento molecular de hidrogênio. A fusão do hidrogênio foi interrompida e uma nova fase estelar - uma "estrela negra" - começou. Bolas maciças de hidrogênio e hélio alimentadas pela aniquilação da matéria escura, em vez da fusão nuclear.
Se essas estrelas escuras são estáveis o suficiente, é possível que ainda existam hoje. Isso significaria que uma população precoce de estrelas nunca alcançou o estágio da Sequência Principal e ainda vive nesse processo abortado, sustentado pela aniquilação da matéria escura. À medida que a matéria escura é consumida na reação, mais matéria escura das regiões vizinhas pode fluir para manter o núcleo aquecido, e a fusão de hidrogênio pode nunca ter a chance de assumir o controle.
Estrelas escuras podem não durar tanto, no entanto. A fusão da matéria regular pode eventualmente sobrecarregar a reação de aniquilação da matéria escura. Sua evolução para uma estrela regular não seria interrompida, apenas atrasada.
Como os astrônomos poderiam procurar essas estrelas escuras?
Eles seriam muito grandes, com um raio de núcleo maior que 1 UA (a distância da Terra ao Sol), portanto poderiam ser candidatos a experimentos de lentes gravitacionais. Essas observações usam a gravidade de galáxias próximas para servir como um telescópio artificial para focalizar a luz de um objeto mais distante. Essa é a melhor técnica que os astrônomos têm para encontrar os objetos mais distantes.
Eles também podem ser detectados pelos produtos de aniquilação da matéria escura. Se a natureza da matéria escura corresponder à teoria das partículas maciças que interagem fracamente, sua aniquilação emitirá radiação e partículas muito específicas em grandes quantidades. Os astrônomos poderiam procurar raios gama, neutrinos e antimatéria.
Uma terceira maneira de detectá-los seria procurar um atraso na transição para o estágio da Sequência Principal para as primeiras estrelas. As estrelas escuras poderiam ter interrompido esse estágio por milhões de anos, levando a uma lacuna incomum na evolução estelar.
Talvez essas estrelas escuras dêem aos astrônomos as evidências necessárias para finalmente saberem o que realmente é a matéria escura.
Fonte original: Matéria escura e as primeiras estrelas: uma nova fase da evolução estelar
