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Cientistas colaboradores O Telescópio Espacial James Webb Descobertos três objetos astronômicos incomuns no início de 2025 Exemplos de estrelas escuras podem ser. O conceito de estrelas escuras já existe há algum tempo e pode mudar a compreensão dos cientistas sobre como as estrelas comuns se formam. No entanto, seu nome é um tanto enganador.
No entanto, o nome capta a essência do evento. A “escuridão” no nome não se refere ao brilho desses objetos, mas ao processo pelo qual eles brilham – impulsionados por uma substância misteriosa. matéria escura. O tamanho desses objetos torna difícil classificá-los como estrelas.
Como físico, sou fascinado pela matéria escura e tento encontrar uma maneira de vê-la. Traços usando aceleradores de partículas. Estou curioso para saber se as estrelas escuras podem fornecer um método alternativo para detectar matéria escura.
O que torna a matéria escura mais escura?
Matéria escuraRepresenta aproximadamente 27% do universo, mas não pode ser observado diretamente, o que é uma ideia chave por trás do fenômeno das estrelas escuras. Os astrofísicos estudam este objeto misterioso há quase um século, mas não encontramos nenhuma evidência direta além dos seus efeitos gravitacionais. Então, o que torna a matéria escura escura?
Principalmente humanos Observe o universo Ao descobrir Ondas eletromagnéticas é emitido ou refletido por vários objetos. Por exemplo, a lua é visível a olho nu porque reflete a luz solar. Os átomos na superfície da Lua absorvem fótons – partículas de luz – enviados pelo Sol, movendo elétrons dentro dos átomos e enviando parte dessa luz em nossa direção.
Telescópios mais avançados detectam ondas eletromagnéticas Além do espectro visívelcomo ondas ultravioleta, infravermelhas ou de rádio. Eles usam o mesmo princípio: componentes eletricamente carregados dos átomos reagem a essas ondas eletromagnéticas. Mas como poderiam detectar uma substância – a matéria escura – que não só é eletricamente sem carga, mas também não possui componentes eletricamente carregados?
Embora os cientistas não conheçam a natureza exata da matéria escura, muitos modelos sugerem que ela é composta de partículas eletricamente neutras – aquelas que não possuem carga elétrica. Esta propriedade torna impossível observar a matéria escura da mesma forma que a matéria normal é observada.
Acredita-se que a matéria escura seja composta de partículas que são suas próprias antipartículas. são antipartículas versões “espelho” de partículas. Eles têm a mesma massa, mas cargas elétricas opostas e outras propriedades. Quando uma partícula encontra sua antipartícula, Ambos se cancelam Numa explosão de energia.
Se as partículas de matéria escura fossem suas próprias antipartículas, elas se aniquilariam quando colidissem umas com as outras, liberando grandes quantidades de energia. Os cientistas prevêem que este processo desempenha um papel fundamental na formação de estrelas escuras, desde que a densidade das partículas de matéria escura no interior destas estrelas seja suficientemente elevada. A densidade da matéria escura determina com que frequência as partículas de matéria escura se encontram e se aniquilam. Quanto maior a densidade da matéria escura dentro das estrelas escuras, mais frequentemente elas são destruídas.
O que faz uma estrela negra brilhar?
O conceito de estrelas escuras deriva de uma questão fundamental, ainda não resolvida, na astrofísica: Como as estrelas são formadas? De acordo com a visão amplamente aceita, nuvens de hidrogênio e hélio primordiais – elementos químicos – formaram-se nos primeiros minutos. Big BangAproximadamente 13,8 bilhões de anos atrás – entrou em colapso sob a gravidade. Eles se aqueceram e Ele iniciou a fusão nuclearIsso é Componentes pesados feitos a partir de hidrogênio e hélio. Este processo levou a Formação da primeira geração de estrelas.
Na visão padrão da formação estelar, a matéria escura é considerada um elemento inerte que apenas exerce uma força gravitacional sobre tudo ao seu redor, incluindo o hidrogênio e o hélio primordiais. Mas e se a matéria escura desempenhar um papel mais ativo no processo? Esta é a pergunta de um grupo Astrofísicos criados em 2008.
No ambiente denso do universo primitivo, existiam partículas de matéria escura Eles colidem e se destroemLibera energia no processo. Essa energia pode aquecer o gás hidrogênio e hélio, evitando que entrem em colapso ainda mais e atrasem ou impeçam a ignição normal da fusão nuclear.
O resultado seria um objeto parecido com uma estrela – mas alimentado pelo calor da matéria escura em vez da fusão. Ao contrário das estrelas normais, estas estrelas escuras podem viver mais porque continuam a brilhar até atrairem matéria escura. Esta característica as distingue das estrelas comuns, pois suas temperaturas mais frias reduzem a emissão de diversas partículas.
Podemos observar estrelas escuras?
Muitas propriedades únicas ajudam os astrônomos Identifique possíveis estrelas escuras. Primeiro, esses itens devem ser muito antigos. À medida que o universo se expande, também aumenta a frequência da luz Objetos mais distantes da Terra ficam mais lentosmovendo-se em direção à extremidade infravermelha do espectro eletromagnético, ou seja, “deslocado para o vermelho”. O Itens mais antigos aparecerão mais vermelhos Para o público.
Como as estrelas escuras se originam de Principalmente hidrogênio e hélioEspera-se que eles não contenham elementos pesados como o oxigênio. São muito maiores e mais frias na superfície, mas mais luminosas porque o seu tamanho – e a superfície emissora de luz – compensam o menor brilho superficial.
Espera-se que sejam enormes, com raios de cerca de dez Unidades astronômicas – Uma medida de distância cósmica igual à distância média entre a Terra e o Sol. Pensa-se que algumas estrelas escuras supermassivas atingem massas cerca de 10.000 a 10 milhões de vezes a do Sol, dependendo da quantidade de matéria escura e de hidrogénio ou gás hélio que acumulam durante o seu crescimento.
Então, os astrônomos observaram estrelas escuras? Talvez. Dados do Telescópio Espacial James Webb revelaram alguns objetos com alto desvio para o vermelho que são mais brilhantes – e mais massivos – do que os cientistas esperariam de galáxias ou estrelas primitivas típicas. Esses resultados levaram alguns pesquisadores a propor Estrelas escuras podem explicar esses objetos.
Estrelas escuras podem explicar os primeiros buracos negros
O que acontece quando uma estrela escura fica sem matéria escura? Depende do tamanho da estrela escura. Para estrelas escuras mais claras, o esgotamento da matéria escura significa que a gravidade comprime o hidrogénio restante, desencadeando a fusão nuclear. Neste caso, a estrela escura eventualmente se torna uma estrela normal, então algumas estrelas podem ter começado como estrelas escuras.
Estrelas escuras supermassivas são ainda mais enigmáticas. No final de sua vida, uma estrela escura supermassiva morta entra em colapso diretamente buraco negro. Este buraco negro a pode começar a se formar Um buraco negro supermassivoÀ medida que os astrónomos observam nos centros das galáxias, incluindo a nossa, Via Láctea
As estrelas escuras também podem explicar como os buracos negros supermassivos se formaram no início do universo. Eles podem esclarecer algumas pessoas Buracos negros únicos observados por astrônomos. Por exemplo, o buraco negro na galáxia UHZ-1 aproxima-se dos 10 milhões de massas solares e é muito antigo – formou-se 500 milhões de anos após o Big Bang. Os modelos tradicionais lutam para explicar como esses buracos negros massivos se formam tão rapidamente.
O conceito de estrelas escuras não é universalmente aceito. Estas candidatas estelares escuras podem tornar-se galáxias ainda mais invulgares. Alguns astrofísicos argumentam que a matéria é acumulada – um processo no qual Objetos enormes puxam objetos ao redor – por si só pode formar estrelas massivas, e estudos usando observações do Telescópio James Webb não conseguem distinguir entre estrelas comuns massivas e estrelas escuras menos densas e frias.
Os investigadores sublinham que serão necessários mais dados observacionais e avanços teóricos para resolver este mistério.
