E se a primeira fase de evolução das estrelas na história do universo tivesse origem em matéria escura em vez de fusão nuclear? Esta proposta de formação de estrelas escuras foi lançada pela investigadora Katherine Freese e outros colegas em 2008. Agora, a equipa da investigadora da Universidade do Texas apresenta as primeiras três candidatas a este lugar, com base nas observações do telescópio espacial James Webb.
“A primeira geração de estrelas do universo ainda não foi observada”, constatam os autores do artigo científico. Ou seja, não se sabe como se formaram as primeiras estrelas logo depois do Big Bang. Neste momento, existem duas teorias sobre a formação dessas primeiras estrelas: uma em que a formação das estrelas é alimentada pela combustão de hidrogénio (fusão nuclear, semelhante ao que acontece com as estrelas mais recentes); outra, a das estrelas escuras, que embora compostas de hidrogénio e hélio, o aquecimento era provocado pela auto-aniquilação de matéria escura (algo que também ainda não foi observado, mas que se julga compôr 25% do universo).
Em teoria, as estrelas escuras serão supermaciças (com uma massa gigantesca) e, ao contrário do que o nome deixa antever, serão extremamente brilhantes. Os três objetos cósmicos estudados — JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 e JADES-GS-z11-0 — são bons candidatos a estrelas escuras, dizem Cosmin Ilie e Jillian Paulin, da Universidade Colgate (Hamilton, Nova York), e Katherine Freese. Os resultados foram publicados na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
O centro das protogaláxias formadas depois do Big Bang (cerca de 200 milhões de anos depois) era rico em hidrogénio e hélio, que iam colapsando e produzindo energia, mas também em matéria escura, dando argumentos a ambas as teorias. Os objetos estudados pela equipa norte-americana foram, de facto, inicialmente classificados como galáxias em dezembro de 2022, mas agora os investigadores apresentam uma nova possibilidade — estrelas escuras supermaciças.
Confirmar que estas (e futuras) candidatas a estrelas escuras não são galáxias como se pode julgar numa primeira análise vai ajudar a resolver outro problema das observações do telescópio James Webb: foram identificadas demasiadas galáxias muito grandes para o que seria previsível no início da formação do universo, esclarece o comunicado de imprensa da Universidade do Texas.
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Para se ter uma ideia, de quão grandes e quão brilhantes podem ser estas estrelas, a revista Scientific American compara-as com o nosso Sol: uma tem uma massa 500 mil vezes maior do que a do Sol, as outras duas, um milhão de vezes maior; e o brilho será um milhar de milhão de vezes maior, como se fosse o brilho de todas as estrelas de uma galáxia inteira. No entanto, sem fusão nuclear no interior, são relativamente frias, tendo uma temperatura à superfície comparável com a do nosso Sol.
A teoria diz também que, uma vez esgotada a matéria escura (que fornece a energia), as estrelas escuras, sem fusão nuclear (como têm outras estrelas), acabam por morrer e originar gigantescos buracos negros, como os que foram observados no início da formação do universo.
As características dos objetos observados são consistentes com a teoria das estrelas escuras, mas os investigadores não podem ainda prová-lo. Para isso precisariam de vários meses de observações com o telescópio espacial James Webb, que tem como missão estudar precisamente os objetos luminosos no início da formação do universo, mas que tem também muitas equipas a requisitar a observação de diferentes áreas do espaço. Os investigadores não vão desistir e continuam à procura de outras candidatas a estrelas escuras e de métodos que exijam menos tempo de observação.
