As estrelas mais antigas se formaram em regiões dominadas pela matéria escura, especificamente nos centros de pequenas estruturas de matéria escura chamadas microhalos. Vários centenas de milhões de anos-luz após o Big Bang, nuvens compostas de hidrogênio e hélio esfriaram o suficiente para começar a colapsar sob sua própria gravidade. Este processo levou ao nascimento das primeiras estrelas e marcou o início do amanhecer cósmico, um período formativo na história do universo.

Durante esse tempo, as condições podem ter permitido a formação de um tipo raro de estrela. Essas estrelas poderiam ser alimentadas não apenas pela fusão nuclear, mas também pela energia liberada quando partículas de matéria escura se aniquilam. Conhecidas como estrelas escuras, esses objetos poderiam crescer a tamanhos enormes e podem evoluir naturalmente para se tornarem as sementes que mais tarde se transformam em buracos negros supermassivos.

JWST Revela Galáxias Precoces Inesperadas

O JWST agora observou os objetos mais distantes já estudados, oferecendo uma visão sem precedentes do universo primitivo. Essas observações desafiaram teorias de longa data sobre como as primeiras estrelas e galáxias se formaram. Uma das descobertas mais surpreendentes é uma grande população de galáxias conhecidas como “monstros azuis”. Essas galáxias são extremamente brilhantes, muito compactas e contêm pouca ou nenhuma poeira.

Antes do JWST, nenhuma simulação ou modelo teórico previu que galáxias com essas propriedades deveriam existir tão cedo na história cósmica. A sua descoberta forçou os astrônomos a reconsiderar quão rapidamente estrelas e galáxias poderiam ter se formado.

Buracos Negros Supermassivos e Pequenos Pontos Vermelhos

Os dados do JWST também intensificaram um mistério em andamento envolvendo buracos negros supermassivos. Algumas das galáxias mais antigas observadas parecem abrigar buracos negros que são muito maiores do que o esperado para sua idade. Explicar como as sementes desses buracos negros supermassivos (SMBHs) maiores do que o esperado se formaram tão rapidamente continua sendo um grande desafio.

Além disso, o JWST revelou uma nova categoria de objetos compactos conhecidos como “pequenos pontos vermelhos” (LRDs). Essas fontes livres de poeira datam do amanhecer cósmico e são incomuns porque emitem pouco ou nenhum raio-X, algo que os astrônomos não anticiparam com base nos modelos existentes.

Por que os Modelos Atuais Não São Suficientes

Juntas, as galáxias monstros azuis, os buracos negros supermassivos precoces e os pequenos pontos vermelhos apontam para lacunas sérias nas teorias anteriores ao JWST sobre a formação de galáxias e buracos negros. As descobertas sugerem que os modelos amplamente aceitos precisam de atualizações substanciais para levar em conta o que o JWST está agora observando.

“Alguns dos mistérios mais significativos colocados pelos dados do amanhecer cósmico do JWST são, de fato, características da teoria das estrelas escuras”, disse Ilie.

Crescentes Evidências para Estrelas Escuras

Embora as estrelas escuras ainda não tenham sido confirmadas por observações diretas, o novo estudo fortalece o caso para a sua existência. Ele se baseia em candidatos de estrelas escuras fotométricos e espectroscópicos identificados em dois estudos separados publicados na PNAS em 2023 e 2025, respectivamente.

Os autores descrevem em detalhe como as estrelas escuras poderiam explicar as propriedades das galáxias monstros azuis, dos pequenos pontos vermelhos e das galáxias antigas que abrigam buracos negros massivos. O artigo também apresenta a análise espectroscópica mais recente, relatando evidências de características de absorção de hélio distintas no espectro de JADES-GS-13-0. Uma característica semelhante havia sido identificada anteriormente em JADES-GS-14-0.

Por que Estrelas Escuras Importam

As estrelas escuras estão entre os objetos teóricos mais intrigantes da astrofísica moderna. Se confirmadas, poderiam oferecer uma maneira de sondar diretamente as propriedades das partículas de matéria escura. Isso complementaria os esforços em andamento para detectar matéria escura em experimentos laboratoriais na Terra, seja por meio da detecção direta ou da produção de partículas, e poderia ajudar a conectar observações cósmicas com a física fundamental.