Como encontrar partículas hipotéticas invisíveis? Uma maneira é ver com que rapidez elas podem matar as anãs brancas – os densos núcleos remanescentes de estrelas mortas.
Nos últimos anos, os astrônomos têm se interessado cada vez mais por uma partícula teórica chamada áxion, que foi proposta há décadas para resolver um problema desafiador. força nuclear forte. No entanto, a ideia foi arquivada depois que as tentativas iniciais de encontrá-la em experimentos com colisores de partículas não deram em nada.
Só porque esta pequena partícula é praticamente invisível, não significa que passe completamente despercebida no universo. Em um artigo pré-impresso publicado em novembro de 2025 No servidor de acesso aberto arXivpesquisadores relatam um método para testar modelos de axions usando dados de arquivo antigos Telescópio Espacial Hubble. Embora não tenham encontrado nenhuma evidência de axions, eles venceram outras tentativas e nos deram uma imagem mais clara do que é ou não permitido neste universo.
O objetivo deste estudo é anã branca —O núcleo denso e escuro de uma estrela morta. Uma estrela anã branca pode conter massa do sol tornar-se um menos que Terratornando as anãs brancas um dos objetos mais estranhos do universo. Crucialmente, as anãs brancas resistem ao colapso através de algo chamado pressão de degenerescência electrónica, um enorme oceano de material flutuante. eletrônico O colapso é resistido porque, de acordo com a mecânica quântica, os elétrons nunca podem compartilhar o mesmo estado.
Alguns modelos de comportamento dos áxions sugerem que essas partículas podem ser criadas a partir de elétrons: se um elétron se mover rápido o suficiente, ele desencadeia a formação de áxions. E como os elétrons nas profundezas de uma anã branca se movem muito, muito rápido – quase tão rápido quanto velocidade da luz – Quando eles zumbem em uma faixa estreita, podem produzir muitos áxions.
O áxion irá então acelerar, deixando a anã branca inteiramente. A produção de áxions escapados rouba energia da anã branca. E como as anãs brancas não produzem energia por si mesmas, isso faz com que elas esfriem mais rápido do que aconteceriam de outra forma.
Os pesquisadores alimentaram esse modelo de resfriamento de áxion em um sofisticado conjunto de software que simula Estrela e como a sua temperatura e brilho mudam à medida que a sua estrutura interna evolui.
O modelo permitiu aos investigadores prever a temperatura típica de uma estrela anã branca com ou sem arrefecimento do áxion, dependendo da sua idade. Com os resultados em mãos, eles recorreram a dados coletados pelo Hubble usando o aglomerado estelar globular 47 Tucanae. aglomerado global Crucial porque todas as anãs brancas nasceram quase ao mesmo tempo, proporcionando aos astrónomos uma grande amostra para estudar.
Resumindo, os investigadores não encontraram nenhuma evidência de arrefecimento dos áxions na população das anãs brancas. Mas os seus resultados colocam um limite completamente novo à capacidade dos electrões produzirem áxions: não conseguem fazê-lo de forma mais eficiente do que uma oportunidade por bilião.
Este resultado não exclui completamente os áxions, mas sugere que é improvável que os elétrons e os áxions interajam diretamente. Portanto, se continuarmos procurando por áxions, teremos que encontrar maneiras mais inteligentes de observá-los.
