O conceito das estrelas negras ainda é algo incerto que desafia a astronomia, astrofísica e a cosmologia. Decerto, quando nos referimos ao estudo do nosso universo, perpassando sua origem, seu funcionamento e as questões associadas a ele vemos que há inúmeras questões que ainda não são bem compreendidas pelos cientistas.

Nesse sentido, sem sombra de dúvidas um dos maiores mistérios que circunda essas áreas é a existência ou não da chamada matéria escura e da energia escura que trazem consigo a possibilidade da existência de objetos denominados estrelas negras. Assim, é nesse contexto que começamos esse texto, aqui vamos investigar um pouco desse mundo ainda não conhecido por nós o qual vem sendo desvendado por pesquisadores sob a lente do grandioso telescópio James Webb. Então, vem conosco gurunauta que nesse artigo vamos falar sobre uma recente possível “descoberta” desse telescópio.

Como o James Webb está investigando o universo ?

De início, é imprescindível que comecemos esse texto exaltando o magnífico James Webb. Com efeito, se você não sabe ou sequer tem ideia do que é esse telescópio recomendo que leia esse artigo produzido por nossa equipe que vai te contar tudo sobre o telescópio James Webb. Com efeito, esse telescópio foi desenvolvida pela NASA (Agência Especial dos Estados unidos) juntamente com a ESA (Agência Espacial da União Europeia). Em suma, sua finalidade é capturar radiação infravermelha vindo do universo e assim permitir que os estudos na astrofísica e cosmologia avancem com novos dados observacionais.

Assim, através da captura dos sinais infravermelhos o telescópio consegue gerar uma base de dados que é enviada para os grupos de pesquisa que trabalham arduamente na análise e interpretação desses dados. Decerto, esse telescópio é um marco para a história da humanidade uma vez que os dados que ele consegue obter são capazes de fornecer pistas valiosas sobre a origem do universo, sua evolução e composição.

Nesse sentido, o mesmo já conseguiu trazer vários feitos memoráveis para essas áreas. Em particular, recentemente o James Webb conseguiu obter dados que podem revelar uma curiosa estrutura astrofísica do universo nunca antes detectada, as estrelas negras.

Matéria escura, energia escuras e estrelas negras: A escuridão do universo

A compreensão do universo sempre foi alvo de estudos pelos homens em toda a história da humanidade. Entretanto, a partir dos avanços teóricos concebidos pela formulação da Relatividade Geral por Albert Einstein nós conseguimos acessar as grandes estruturas que cercam nosso universo e até mesmo conseguimos colocá-las sobre nossos papeis em formas de equações matemáticas.

Entretanto, a Teoria da Relatividade Geral, se apenas levada por seus desenvolvimentos matemáticos não configura uma ciência de verdade. Em suma, mesmo que as equações de Einstein possuam extrema elegância é necessário que consigamos provar/observar os fenômenos por elas preditos. De fato, nesse sentido caminha a primeira foto de um buraco negro registrada na história, a qual comprovou a predição teórica das soluções das equações de campo de Einstein vários anos após sua obtenção analítica.

Energia e matéria escura

Nesse sentido, há outros objetos que hoje já aparecem nas mãos de cientistas teóricos que, no entanto, podem até não existe, como por exemplo a energia e matéria escura. Decerto, as noções de energia e matéria escura são extremamente difusas e polêmicas entre o meio acadêmico que se dedica ao estudo da cosmologia. Com efeito, esses dois conceitos podem são.

1. Matéria Escura:
   A matéria escura é uma forma de matéria que não pode ser diretamente observada ou detectada por meio de métodos convencionais. No entanto, infere-se sua existência com base em observações astronômicas e cálculos teóricos.

2. Energia Escura:
   A energia escura é uma forma de energia hipotética que preenche todo o espaço e está associada a uma força repulsiva que age em escalas cosmológicas.

Decerto, estima-se que a energia escura componha cerca de 68% da densidade total do universo, entretanto, não qualquer evidência observacional para a energia escura. Em suma, esses dois conceitos que surgem no contexto da astronomia e cosmologia são questões em aberto. Todavia, essas questões em aberto podem e dão origem, seja se existirem ou não a outras questões fundamentais.

Estrelas negras

Assim como a matéria e energia escura não há qualquer evidência observacional que apoie a existência das estrelas negras até os últimos dados fornecidos pelo James Webb. Com efeito, esses objetos seriam um tipo de objeto massivo que seria análogo aos buracos negros, todavia, esses surgem de forma teórica pelo sistema Einstein-Maxwell-Dirac. Logo a mais, vamos falar detalhadamente desse assunto.

Buracos negros e as estrelas negras

Então, uma estrela negra é um objeto massivo (que possue massa), todavia, elas possuem certas peculiaridades. Decerto, a distinção entre estrelas comuns e estrelas negras ocorre com relação a sua formação, onde uma estrela negra tem sua origem a partir de um colapso gravitacional que decorre da compreesão da matéria em uma região a uma velocidade menor que a queda de uma partícula ao centro de uma estrela. Em suma, esses processo geraria uma energia ilimitada e consequentemente uma singularidade.

Assim, as estrelas negras teriam uma estrutura que assemelha-se aos buracos negros, inclusive tendo um raio maior que o horizonte de eventos de um buraco negro de massa similar. Além disso, a luz viajante próxima as estrelas negras também será fortemente afetada pelo campo gravitacional e, logo, sofrerá um desvio para vermelho.

A possível evidência das estrelas negras

Em uma de suas missões, o telescópio James Webb relizou a captura da imagem Deep Field, a qual revelava uma foto do universo com pontos luminosos que poderiam identificar as possíveis primeiras estrelas do universo. Decerto, essa imagem gerou grande polêmica no meio acadêmico e inclusive embates entre cientistas e defensores do criacionismo sobre uma possível evidência de que o Big Bang estaria errado, a figura é apresentada a seguir.

Entretanto, a imagem fornecida pelo Telescópio sequer ataca a teoria do Big Bang. Em verdade, nela há vários pontos luminosos que revelam a existência de estrelas mesmo antes do esperado o que leva os cientistas a considerar efeitos da matéria e energia escura (tá vendo por que foi interessante falar delas antes) no processo de formação do universo.

Com efeito, o programa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) encontrou evidências que apoiam a noção de estrelas escuras, embora essa noção ainda seja apenas uma teoria. Na terça-feira (11), três físicos da Universidade Colgate nos Estados Unidos forneceram uma explicação para essas suspeitas em um artigo publicado na Proceedings Of National Academy. Os pesquisadores da Universidade Colgate sugerem que essas estrelas escuras podem ser alguns dos pontos mais luminosos nos registros do JWST.

Eles argumentam que o telescópio não tem resolução angular suficiente para distinguir uma única fonte de luz de uma galáxia ao observar objetos do universo tão longínquos. Ademais, esses mesmos autores propõem ainda que as primeiras estrelas do universo foram formadas principalmente de hidrogênio e hélio, assim como as da própria Via Láctea. Porém, a matéria escura teria fornecido uma fonte de energia extra para aquecer os antigos corpos celestes; daí a rápida formação deles o que explicaria os pontos luminosos longíquos.

Referências

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• Instituto de Astrofísica de Canarias. Black Holes and Their Mysteries. Disponível em: https://www.iac.es/en/outreach/news/black-holes-and-their-mysteries. Acesso em: 03 ago. 2023.
• American Astronomical Society. Black Holes 101. Disponível em: https://aas.org/press/briefing/black-holes-101. Acesso em: 03 ago. 2023.
• Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. What is a Black Hole? Disponível em: https://www.cfa.harvard.edu/seuforum/bh_whatis.htm. Acesso em: 03 ago. 2023.
• Misner, C. W., Thorne, K. S., Wheeler, J. A. Gravitação. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2017.
• Schutz, B. F. Um Primeiro Curso em Relatividade Geral. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2009.
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• D’Inverno, R. Introduzindo a Relatividade de Einstein. Oxford, UK: Clarendon Press, 1992.