Estrelas hipervelozes ajudam a revelar o mapa oculto da matéria escura na Via Láctea

As estrelas hipervelozes voltaram a ocupar o centro das atenções em astrofísica graças a uma investigação conduzida por Haozhu Fu, da Universidade de Pequim. O grupo identificou dezenas de objetos desse tipo a partir da classe RR Lyrae, abrindo caminho para refinar o retrato do potencial gravitacional e, por extensão, da matéria — visível ou escura — presente no halo da Via Láctea.

O que são estrelas hipervelozes e por que elas importam

Uma estrela recebe o qualificativo “hiperveloz” quando sua rapidez supera a velocidade de escape da Via Láctea, isto é, o limiar que permite abandonar a galáxia sem retorno, na ausência de força adicional. Ao ultrapassar essa barreira, o objeto torna-se uma sonda natural do campo gravitacional galáctico: qualquer desvio em sua trajetória reflete, de forma direta, a distribuição de massa que o envolve, incluindo a matéria escura predominante no halo.

Justamente por carregarem informações sobre esse “relevo” invisível, tais estrelas valem mais do que simples curiosidades celestes. Cada órbita reconstruída contribui para afinar o mapa do halo, elemento crucial para testar cenários de formação e evolução de galáxias.

Como a equipe localizou candidatas entre as estrelas hipervelozes

Fu e colaboradores concentraram a busca em RR Lyrae, astros pulsantes cuja variação de brilho segue ciclos regulares. Essa regularidade cria uma relação bem estabelecida entre período, luminosidade intrínseca e composição química. Conhecida a luminosidade absoluta, basta medir o brilho aparente para deduzir a distância, um passo essencial para obter velocidades espaciais completas.

Os pesquisadores compilaram catálogos extensos, contendo milhares de RR Lyrae, e aplicaram filtros rigorosos. Foram priorizadas medições espectroscópicas de velocidade radial — indispensáveis para avaliar o movimento ao longo da linha de visada — e curvas de luz bem definidas, que reduzem incertezas na estimativa de brilho absoluto. A triagem afunilou o conjunto inicial até chegar a um grupo restrito de 87 estrelas, cujos valores de velocidade tangencial se alinham ao status de hipervelozes.

Distribuição espacial das novas estrelas hipervelozes

Quando mapeadas, as 87 candidatas formaram dois agrupamentos principais. O primeiro concentra-se na direção do centro da Via Láctea, sugerindo uma origem no núcleo galáctico. O segundo aparece nas proximidades das Nuvens de Magalhães, galáxias anãs que orbitam a nossa.

Essa distribuição geográfica é relevante. Próximo ao centro da galáxia reside Sagitário A*, o buraco negro supermassivo. O chamado mecanismo de Hills — modelo em que um sistema binário que se aproxima demais do buraco negro tem uma das componentes capturada e a outra ejetada — fornece uma explicação natural para a população voltada ao núcleo. Já as estrelas alinhadas com as Nuvens de Magalhães indicam processos de ejeção também em sistemas externos à Via Láctea, possivelmente resultantes de dinâmicas internas nessas galáxias satélites.

Do mecanismo de Hills ao retrato da matéria escura

A ejeção pelo mecanismo de Hills já teve um exemplo direto observado em 2019, quando uma estrela partiu do núcleo galáctico a uma fração notável da velocidade da luz. No estudo atual, o mesmo princípio ganha fôlego estatístico: um conjunto amplo de trajetórias, originado em regiões distintas, fornece múltiplos pontos de referência para testar a estrutura gravitacional.

Imagem: s Raio-X NASA

Ao rastrear o passado e projetar o futuro de cada estrela, os astrônomos conseguem validar modelos do campo de força que envolve a Via Láctea. Se as órbitas calculadas divergem de previsões, ajusta-se a distribuição de massa até que o movimento observado seja reproduzido. Como o halo é dominado por matéria escura, as correções recaem sobretudo sobre esse componente, refinando o mapa de sua densidade.

Consequências de longo alcance para a astrofísica

Melhorar a resolução do mapa gravitacional da Via Láctea traz impactos que transcendem o estudo da própria galáxia. Modelos cosmológicos de formação e fusão de sistemas estelares dependem de uma caracterização precisa da matéria escura em escalas locais. Além disso, simulações da posição do Sistema Solar dentro desse campo determinam a interpretação de fenômenos como correntes de gás, órbitas de estrelas do disco espesso e movimentos de aglomerados globulares.

Para a física fundamental, delinear o halo com base em evidências dinâmicas fornece restrições independentes aos experimentos de detecção direta de matéria escura. Se a densidade calculada via estrelas hipervelozes divergir dos valores assumidos em laboratórios, será preciso reavaliar hipóteses sobre a natureza das partículas que compõem esse setor invisível.

Próximos passos na investigação das estrelas hipervelozes

A continuidade do trabalho depende de duas frentes de dados. A primeira é o satélite Gaia, que registra posições e movimentos próprios com precisão sem precedentes. Novas liberações do catálogo vão reduzir ainda mais as incertezas nas trajetórias em 3D. A segunda frente envolve espectroscopia detalhada, capaz de refinar velocidades radiais e revelar composições químicas, pistas adicionais sobre a origem de cada estrela.

Com esses insumos, a equipe planeja reconstituir linhas do tempo cada vez mais extensas, desde a ejeção inicial até a eventual fuga completa da Via Láctea. O objetivo final é converter cada fugitiva cósmica em um marco de referência para o relevo gravitacional, aproximando a comunidade científica de um modelo definitivo do halo escuro que circunda nossa galáxia.

OrganizaSimples

Olá! Meu nome é Zaira Silva e sou apaixonada por tornar a vida mais leve, prática e organizada — especialmente depois que me tornei mãe.
Criei o Organiza Simples como um cantinho acolhedor para compartilhar tudo o que aprendi (e continuo aprendendo!) sobre organização da casa, da rotina e da mente, sem fórmulas impossíveis ou metas inalcançáveis.