Este buraco negro pode ser uma estrela "transparente"

Uma determinada estrela na órbita de um suposto buraco negro parece compor mais um sistema binário típico, semelhante a muitos outros já encontrados. Porém, as características do objeto são no mínimo suspeitas, a ponto de uma dupla de pesquisadores sugerir algo mais excêntrico: talvez ele seja uma estrela feita de matéria escura.

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A estrela, encontrada pela missão GAIA, é bem parecida com o Sol, com quase a mesma quantidade de massa. Ela orbita um objeto escuro que possui pouco mais de 10 massas solares, a uma distância de 1,4 unidade astronômica — um pouco menos que a distância média entre Marte e o Sol.

Os autores do novo estudo disseram que o período orbital dessa estrela está entre os mais altos já observados em sistemas binários formados por estrela-buraco negro: ela leva apenas 187,8 dias para completar uma volta ao redor do objeto escuro.

Rapidamente, os astrônomos deduziram que o objeto central do sistema se trata de um buraco negro, ou seja, o remanescente da explosão de uma supernova. A estrela original teria sido massiva, formada próximo à sua estrela companheira, ou talvez a tenha “capturado” em algum momento antes de explodir.

Entretanto, há um problema bem peculiar: a estrela ao redor do objeto escuro é muito pequena para se manter estável na órbita de uma estrela gigante. Segundo o novo artigo, “o mecanismo evolutivo que leva à formação desse sistema de dois corpos é altamente desafiador”.

Por isso, a dupla de autores decidiu procurar outro cenário que pudesse explicar melhor esse sistema binário. A proposta do trabalho é substituir o suposto buraco negro por uma hipotética estrela de bóson, isto é, feita de matéria escura.

A matéria escura compõe 80% da matéria total do universo, mas ninguém sabe exatamente o que é, ou de que é feita. Isso porque, seja o que for, é algo que não interage com a luz e, portanto, é invisível. Também não interage com a matéria por nenhuma física conhecida, exceto pela gravidade.

Os cientistas só conseguiram descobrir que a matéria escura existe graças aos efeitos gravitacionais que ela exerce sobre as galáxias, onde ela é muito presente. Com essas e outras teorias sobre ela, os cientistas teóricos propuseram vários tipos de partículas hipotéticas que poderiam explicar essa matéria misteriosa, como alguns tipos desconhecidos de bóson.

Um dos principais candidatos a compor a matéria escura é o áxion, um bóson hipotético de spin 0 (spin é uma das propriedades das partículas), também conjecturado à partícula capaz de formar uma estrela de bósons. Outro tipo de estrela bosônica muito especulada é a estrela de Proca, que seria formada por bósons de spin 1.

Se o suposto buraco negro do sistema binário observado pelo Gaia for, na verdade, algo feito de um desses bósons inéditos, significa que se trata de uma estrela feita de matéria escura. Essa foi a hipótese levantada pelo novo estudo, e os cálculos dos cientistas parecem explicar o sistema corretamente, inclusive o fato de uma estrela pequena, do tamanho do Sol, orbitar um companheiro dez vezes maior.

Essas estrelas de bósons, se existirem mesmo, seriam invisíveis e transparentes, mas teriam gravidade forte o suficiente para distorcer a luz ao seu redor e formar horizontes de eventos como os próprios buracos negros fazem. Porém, ao diferente dos buracos negros, uma estrela normal "devorada" pela estrela bosônica continuaria visível dentro dela.

Claro, o estudo não encerra o assunto, até porque não existem evidências concretas da existência de estrelas de bósons, nem mesmo de que a matéria escura é formada por algum tipo de bóson. Mesmo assim, é um estudo interessante que abre as portas para pesquisas futuras sobre o assunto.

Nesse sentido, o artigo explica ainda como observações futuras de sistemas semelhantes “fornecerão uma excelente oportunidade para investigar a natureza fundamental de objetos compactos e testar alternativas compactas para buracos negros”, disseram os autores. Por fim, esses sistemas são uma chance de testar a possibilidade de a matéria escura ser feita ou não de bósons.

O artigo está disponível no arXiv.org e aguarda revisão de pares.

Fonte: arXiv.org