Como a morte de estrelas pode responder perguntas sobre a matéria escura?

Objetos compactos são um grupo de objetos astrofísicos que surgem com a morte de estrelas. Dependendo da massa da estrela pode resultar em buraco negro, uma estrela de nêutrons ou uma anã branca.

Estrelas de nêutrons e buracos negros são distorções extremas do espaço-tempo que alteram a trajetória da luz. Sendo assim, estrelas de nêutrons possuem um forte campo gravitacional e é possível gerar um disco de acreção ao seu redor. Disco de acreção é matéria sendo capturada gravitacionalmente pela estrela de nêutrons.

Em novo artigo, astrofísicos teóricos argumentam que ao estudar o comportamento de estrelas de nêutrons ao capturarem matéria é possível estudar sobre matéria escura.

Estrelas de nêutrons

Quando uma estrela chega ao final de sua vida, ela se tornará um objeto compacto. Se ela tiver uma massa grande o suficiente, ela se tornará um buraco negro. Caso contrário, ela poderá se tornar uma estrela de nêutrons ou uma anã branca.

As estrelas de nêutrons possuem distorções do espaço-tempo extremas mas não tão extremas quanto buracos negros. O forte campo gravitacional de estrelas de nêutrons podem capturar matéria em um disco de acreção.

Matéria escura

A ideia de matéria escura já começa desde o final do século XIX mas foi apenas com Vera Rubin nos anos 70 que tivemos observações de fato. Mas como observar algo que não interage com a luz, logo, não conseguimos enxergar?

Rubin encontrou que a matéria escura interage gravitacionalmente com a matéria visível. É possível observar esse efeito quando se analisa a velocidade de estrelas em galáxias ou a interação entre galáxia em um aglomerado.

Com os anos, outras observações comprovaram o que Rubin encontrou na década de 70. Porém, até hoje, a natureza da matéria escura permanece como um mistério. Físicos propõem que a matéria escura podem ser partículas que interagem fracamente chamadas de WIMPs.

Processo de acreção

O processo de acreção é mais conhecido por causa de buracos negros. Quando matéria é capturada pelo campo gravitacional, um processo de transporte de momento angular se inicia fazendo com que a matéria caia em direção ao objeto central.

Esse disco de acreção brilha porque parte da energia é transformada em radiação eletromagnética. Essa radiação pode nos dar informações importantes sobre o objeto central como a massa, o momento angular e entre outras propriedades.

Estrelas de nêutrons como laboratório de matéria escura

A ideia do artigo é que quando a matéria escura interage gravitacionalmente com a estrela de nêutrons podemos observar mudanças no comportamento da estrela. Uma dessas mudanças seria o seu momento angular, ou de forma simples, o quanto a estrela gira.

Outro argumento seria de que se a matéria escura tem uma natureza de partículas, ao ser acelerada pelo campo gravitacional da estrela de nêutrons, as partículas colidiram criando explosões observáveis. Além disso, uma ideia improvável é que a própria estrela de nêutrons poderia explodir devido à grande quantidade de energia liberada.

O artigo ainda está sendo revisado e não foi publicado por nenhuma revista mas é possível acessá-lo no arXiv.