Objeto de um milhão de sóis revela “coração escuro” e desafia teorias de matéria escura

Um corpo celeste completamente invisível, com massa estimada em um milhão de sóis, foi identificado nos confins do Universo e colocou a matéria escura novamente no centro das discussões cosmológicas. A descoberta, publicada na revista Nature Astronomy, utilizou um método avançado de imageamento gravitacional que detecta a distorção da luz provocada por objetos maciços, mesmo quando estes não emitem radiação em nenhum comprimento de onda observável.

Matéria escura no centro do debate

A detecção do chamado “coração escuro” amplia o debate sobre a verdadeira natureza da matéria escura, componente que responde por aproximadamente 85% da massa do Universo. Embora a existência dessa substância invisível seja deduzida há décadas por seus efeitos gravitacionais, o novo achado impõe limitações inéditas aos modelos predominantes — a matéria escura fria e a matéria escura morna. Nenhum desses cenários previu a formação de um objeto tão compacto e de massa relativamente pequena se comparado a galáxias inteiras, mas capaz de exibir um núcleo denso similar a um buraco negro.

O fato de este ser o terceiro corpo com características semelhantes encontrado por técnicas equivalentes reforça a hipótese de que as teorias vigentes podem precisar de revisões profundas. Caso mais objetos desse tipo sejam identificados, a suposição de que a matéria escura se comporta apenas como um “fluido” passivo, sem interações internas relevantes, pode deixar de ser adequada.

Como a técnica de imageamento gravitacional revelou o “coração escuro”

A descoberta foi liderada por uma equipe internacional que reuniu antenas de radiotelescópios espalhadas pelo planeta, formando um telescópio virtual com capacidade de enxergar detalhes minúsculos a distâncias na ordem de dezenas de bilhões de anos-luz. Esse arranjo possibilitou monitorar o sistema JVAS B1938+666, no qual uma galáxia massiva atua como lente gravitacional e amplia a luz proveniente de um jato de rádio ainda mais remoto.

Durante a análise dos sinais, os pesquisadores notaram uma pequena irregularidade no padrão esperado de ampliação. A distorção adicional indicou a influência gravitacional de um objeto intermediário — o “coração escuro” — que não estava catalogado e não emitia qualquer luz detectável pelos instrumentos atuais. Ao modelar o desvio na trajetória dos fótons, foi possível estimar a massa do corpo obscuro em cerca de um milhão de vezes a massa solar.

Esse método, baseado nos princípios da relatividade geral, converte a gravidade em uma lente natural. A luz, ao passar por regiões de grande massa, sofre curvatura e cria imagens múltiplas ou distorcidas da fonte original. Ao comparar a imagem real com o que se esperaria sem a presença de perturbações adicionais, os astrônomos conseguem “mapear” objetos totalmente escuros com precisão notável.

Estrutura interna inesperada contraria modelos clássicos de matéria escura

Os dados indicam que o objeto possui um centro extremamente concentrado, equivalente a um buraco negro, circundado por um disco de matéria com diâmetro superior a 450 anos-luz. Galáxias anãs convencionais, quando analisadas, costumam apresentar estrelas distribuídas de forma relativamente difusa. Aqui, porém, a maior parte da massa se encontra comprimida em um volume reduzido, sem qualquer emissão de luz estelar.

Para verificar se algum cenário teórico conhecido poderia reproduzir a configuração observada, a equipe testou 23 modelos matemáticos distintos. Entre eles estavam variações de densidade de matéria escura fria, morna e híbrida. Nenhuma dessas abordagens reproduziu simultaneamente o tamanho, a massa e a concentração radiais observadas. O resultado sugere uma lacuna importante na forma como os pesquisadores descrevem a agregação de matéria invisível em escalas intermediárias entre aglomerados estelares e galáxias inteiras.

Auto-interação da matéria escura: hipótese ganha força

Uma explicação considerada plausível pelos cientistas envolve a chamada matéria escura auto-interagente. Nesse modelo, as partículas responsáveis pela componente invisível do Universo poderiam colidir umas com as outras, perder energia e “afundar” em direção ao centro de estruturas nascentes, originando de maneira natural um núcleo denso comparável a um buraco negro. Esse comportamento contrasta com o paradigma mais aceito, no qual a matéria escura não possuiria interações significativas além da gravidade.

Como o “coração escuro” representa o terceiro caso de objeto obscuro de pequena escala identificado somente por efeitos de lente gravitacional, a recorrência desses corpos fortalece a hipótese de que a auto-interação possa ser real. Entretanto, os dados ainda não permitem conclusões definitivas, tornando indispensável um catálogo maior de detecções.

Significado cosmológico de um objeto a 11 bilhões de anos-luz

Localizado a aproximadamente 11 bilhões de anos-luz da Terra, o corpo se destaca por ser o mais distante já detectado exclusivamente por distorções gravitacionais. Essa distância implica que a luz analisada partiu do sistema quando o Universo tinha menos de três bilhões de anos. Portanto, o objeto fornece um vislumbre de estruturas formadas em uma época primordial, período no qual as primeiras galáxias surgiam e a matéria escura começava a se organizar em halos gravitacionais.

Entender como um “coração escuro” tão compacto emergiu em estágio tão precoce pode alterar a compreensão sobre a sequência de eventos após o Big Bang. Se a matéria escura realmente apresenta processos de auto-resfriamento ou colapso central, isso pode ter afetado a formação de galáxias, a distribuição de estrelas e a evolução de buracos negros supermassivos nos núcleos galácticos.

Próximos passos: James Webb e a busca por sinais infravermelhos

O estudo conclui propondo observações adicionais com instrumentos mais sensíveis, em especial o Telescópio Espacial James Webb. O objetivo é procurar vestígios de radiação infravermelha que indiquem a presença de gás aquecido ou de processos de formação estelar mínimos. Caso o “coração escuro” permaneça invisível mesmo ao Webb, tal resultado reforçará o argumento de que estamos diante de física ainda não incorporada aos modelos padrão da matéria escura.

A comunidade científica aguarda essas novas campanhas de observação para determinar se anomalias semelhantes aparecerão em outros sistemas de lente gravitacional e para definir, com dados empíricos, se a matéria escura é de fato mais complexa e dinâmica do que se supunha.