Estrelas de nêutrons podem estar esquentando devido à aniquilação de matéria escura
Crédito:Pixabay/CC0 Domínio Público Um dos grandes mistérios sobre as partículas de matéria escura é se elas interagem entre si. Ainda não sabemos a natureza exata do que é a matéria escura. Alguns modelos argumentam que a matéria escura interage apenas gravitacionalmente, mas muitos outros postulam que as partículas de matéria escura podem colidir umas com as outras, aglomerar-se e até decair em partículas que podemos ver. Se for esse o caso, então objetos com campos gravitacionais particularmente fortes, como buracos negros, estrelas de nêutrons e anãs brancas, poderão capturar e concentrar matéria escura. Isso, por sua vez, pode afetar a forma como esses objetos aparecem.
Como exemplo, um estudo analisa a interação entre a matéria escura e as estrelas de nêutrons. O estudo está publicado no arXiv servidor de pré-impressão.
As estrelas de nêutrons são feitas da matéria mais densa do cosmos. Os seus poderosos campos gravitacionais podem aprisionar a matéria escura e, ao contrário dos buracos negros, qualquer radiação da matéria escura não ficará presa atrás de um horizonte de eventos. Portanto, as estrelas de nêutrons são candidatas perfeitas para o estudo de modelos de matéria escura. Para este estudo, a equipe analisou quanta matéria escura uma estrela de nêutrons poderia capturar e como o decaimento das partículas de matéria escura em interação afetaria sua temperatura.
Os detalhes dependem de qual modelo específico de matéria escura você usa. Em vez de abordar modelos variantes, a equipe analisou propriedades amplas. Especificamente, eles se concentraram em como a matéria escura e os bárions (prótons e nêutrons) poderiam interagir, e se isso faria com que a matéria escura ficasse presa. Com certeza, para a gama de possíveis interações entre bárions e matéria escura, as estrelas de nêutrons podem capturar matéria escura.
A equipe então analisou como a termalização da matéria escura poderia ocorrer. Por outras palavras, à medida que a matéria escura é capturada, deverá libertar energia térmica para a estrela de neutrões através de colisões e aniquilação da matéria escura. Com o tempo, a matéria escura e a estrela de nêutrons deverão atingir um equilíbrio térmico.
A taxa na qual isso ocorre depende da intensidade com que as partículas interagem, a chamada seção transversal de espalhamento. A equipe descobriu que o equilíbrio térmico é alcançado rapidamente. Para modelos escalares simples de matéria escura, o equilíbrio pode ser alcançado em 10.000 anos. Para modelos vetoriais de matéria escura, o equilíbrio pode acontecer em apenas um ano. Independentemente do modelo, as estrelas de nêutrons podem atingir o equilíbrio térmico em um piscar de olhos cósmico.
Se este modelo estiver correto, então a matéria escura poderá desempenhar um papel mensurável na evolução das estrelas de nêutrons. Poderíamos, por exemplo, identificar a presença de matéria escura observando estrelas de nêutrons que são mais quentes do que o esperado. Ou talvez até distinguir diferentes modelos de matéria escura pelo espectro geral das estrelas de nêutrons.
