Descobrir “estrelas de áxion”, objetos cósmicos altamente instáveis e explosivos, pode ajudar os cientistas a saber mais sobre um dos maiores mistérios do Universo: a matéria escura.

Embora represente cerca de 85% da massa do Universo, essa substância que não interage com a luz permanece invisível aos olhos humanos. Os áxions, partículas de massa leve teorizadas desde 1977, emergem como suspeitos-chave para explicar esse fenômeno. 

Uma pesquisa publicada este mês na revista Physical Review D revela que os áxions, ao se agruparem, produzem as chamadas estrelas de áxion com resultados explosivos, aquecendo o Universo e deixando sua marca na história cósmica.

“Os áxions são candidatos primordiais para a matéria escura. Descobrimos que, ao se unirem em aglomerados densos, podem aquecer o Universo como supernovas e estrelas comuns”, afirma Malcolm Fairbairn, membro da equipe e professor do King’s College London, na Inglaterra. Para ele, essa descoberta permite aos cientistas direcionar seus instrumentos para regiões específicas, aumentando as chances de encontrar os esquivos áxions.

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Uma ilustração mostra uma hipotética estrela de áxion que poderia lançar luz sobre a matéria escura. (Crédito da imagem: Robert Lea (criado com o Canva))

Explosões de estrelas de áxion no início do Universo podem ter gerado a matéria escura

Embora a matéria escura não interaja com a luz, ela influencia a gravidade, como evidenciado pelo movimento de galáxias. A maioria das grandes galáxias, acreditam os cientistas, está envolta por halos de matéria escura. Se essa matéria escura é composta por áxions, implica a existência de regiões densamente povoadas dessas partículas, potencialmente formando estrelas de áxion explosivas.

Essas estrelas, ao atingirem uma massa crítica, tornam-se instáveis, resultando em explosões e liberação de radiação. A equipe de pesquisa sugere que essa radiação pode ter aquecido o gás entre as galáxias durante os primeiros 500 milhões de anos após o Big Bang.

A equipe defende que as explosões de estrelas de áxion no Universo primitivo podem ter deixado marcas no “fundo cósmico de micro-ondas” (CMB), uma radiação cósmica. A busca por essas marcas, usando ondas de rádio conhecidas como medida de 21 centímetros, poderia confirmar a natureza áxion da matéria escura.

Compondo 85% da massa do Universo, a matéria escura é um dos maiores mistérios cósmicos. Crédito: University College London

Descobrir o número de estrelas de áxion pode revelar o potencial explosivo desses encontros de matéria escura, proporcionando insights sobre como essas explosões interagem com o gás intergaláctico. Essa informação, por sua vez, poderá ser essencial para entender o sinal oculto no CMB.

“A medição de 21 cm é vista como o futuro da cosmologia, desempenhando um papel crucial na busca pelo áxion”, destaca David Marsh, pesquisador do King’s College London e também coautor do estudo. “ “Atualmente, há uma enorme proliferação de buscas por áxions sendo construídas, incluindo projetos como o Dark Matter Radio. É um momento muito, muito emocionante para ser um astrofísico agora”.