Anãs escuras podem revelar matéria escura escondida em anãs marrons

Matéria escura e onde procurá-la

Um novo estudo sugere que “anãs escuras” podem estar à espreita pelo cosmos. Esses corpos hipotéticos, na prática eternos, seriam alimentados pela aniquilação de matéria escura e, embora fossem muito pouco luminosos, existiria um jeito de identificá-los.

Espera-se que a matéria escura esteja espalhada por todo o Universo, mas, por ser… bem, escura, é difícil encontrá-la. Ela não reflete nem emite luz - sua presença é deduzida apenas pelas interações gravitacionais com a matéria comum. Mesmo após décadas de buscas, ainda não surgiu nenhuma evidência direta.

Agora, astrofísicos do Reino Unido e dos Estados Unidos apontam um novo “esconderijo” possível para a matéria escura: o interior de anãs marrons.

Como anãs marrons poderiam virar “anãs escuras”

Maiores do que planetas gigantes gasosos, porém menores do que estrelas, esses objetos subestelares nunca acumulam massa suficiente para iniciar a fusão nuclear que sustenta as estrelas. Em vez disso, vagam pelo espaço como mundos grandes, frios e pouco brilhantes.

Ainda assim, o estudo propõe que, em certos cenários, anãs marrons poderiam se transformar em algo mais curioso. Em regiões com maior densidade de matéria escura, esse material incomum poderia se concentrar no núcleo da anã marrom. E, dependendo do tipo de matéria escura envolvido, as partículas poderiam interagir entre si e gerar energia capaz de “alimentar” a anã marrom.

A equipe dá a esses objetos teóricos o nome de “anãs escuras”.

“Esses objetos capturam a matéria escura que os ajuda a se tornar uma anã escura”, afirma Jeremy Sakstein, astrofísico da Universidade do Havaí.

“Quanto mais matéria escura houver ao redor, mais você consegue capturar. E quanto mais matéria escura acaba dentro da estrela, mais energia será produzida por meio de sua aniquilação.”

A pista do lítio-7

Uma hipótese só é tão forte quanto a possibilidade de ser testada - e os pesquisadores descrevem uma forma de astrónomos verificarem a existência de anãs escuras: procurar lítio-7.

Esse isótopo específico é consumido rapidamente no interior de estrelas por causa do calor intenso. Já em objetos mais frios, como as anãs marrons, o lítio-7 pode permanecer. Na prática, astrónomos já usam a presença de lítio-7 como um sinal para confirmar que um objeto é, de fato, uma anã marrom.

O ponto é que, se a energia extra gerada pela aniquilação de matéria escura estiver sustentando uma anã marrom, ela poderia parecer maior e mais brilhante até do que anãs vermelhas com a mesma massa. Assim, se você encontrar algo com aparência de anã vermelha, mas com a assinatura de lítio-7, pode estar diante de uma anã escura - e de uma confirmação da matéria escura.

O papel das WIMPs e as limitações

É claro que isso depende de muitos “se”. Para começar, a matéria escura teria de existir numa forma específica prevista por teorias: as WIMPs (partículas massivas de interação fraca). Entre os principais candidatos, as WIMPs quase não interagiriam com a matéria comum além do efeito gravitacional, mas interagiriam entre si.

As WIMPs seriam as próprias antipartículas; portanto, quando duas se encontram, elas se aniquilam num pulso de energia.

Ao concentrá-las densamente num espaço limitado - como o núcleo de uma anã marrom - a energia liberada por essas colisões passaria a fornecer energia ao objeto. Não ao nível de uma estrela, claro, mas acima do que se espera de uma anã marrom comum.

Segundo a equipe, como esse mecanismo manteria tamanho, temperatura e brilho constantes, as anãs escuras seriam, na prática, eternas.

Por outro lado, se a matéria escura tiver outra natureza - como áxions ou fótons escuros - não haveria como perceber externamente que ela está se acumulando dentro de anãs marrons.

E isso tudo parte da premissa de que a matéria escura realmente exista - sempre há a possibilidade de que os efeitos atribuídos a ela sejam explicados por alguma outra física desconhecida.

Onde observar na Via Láctea e publicação

Ainda assim, é importante elaborar diferentes ideias sobre o que a matéria escura pode ser e como detectá-la. Observatórios e experiências distintos podem procurar assinaturas potenciais diferentes, permitindo explorar simultaneamente um leque amplo de possibilidades.

Neste caso, os autores afirmam que o melhor lugar para procurar sinais de anãs escuras é na direcção do centro da nossa galáxia, onde a matéria escura tenderia a se concentrar com maior densidade.

A pesquisa está disponível no servidor de pré-publicações arXiv e será publicada na Revista de Cosmologia e Física de Astropartículas.