Um estudo recente oferece respostas para três enigmas aparentemente distintos, mas urgentes, sobre o alvorecer cósmico. Especificamente, os autores mostram como estrelas escuras podem ajudar a explicar a descoberta inesperada de galáxias "monstros azuis", as numerosas galáxias primitivas com buracos negros supermassivos e os "pequenos pontos vermelhos" em imagens do Telescópio Espacial James Webb (JWST).

O trabalho foi publicado na revista Universe . Foi liderado por Cosmin Ilie, professor assistente de Física e Astronomia da Universidade Colgate, em colaboração com Jillian Paulin, da Universidade da Pensilvânia, Andreea Petric, do Space Telescope Science Institute, e Katherine Freese, da Universidade do Texas em Austin.

As primeiras estrelas do universo se formaram em ambientes ricos em matéria escura, nos centros de microhalos de matéria escura. Aproximadamente algumas centenas de milhões de anos-luz após o Big Bang, nuvens moleculares de hidrogênio e hélio esfriaram o suficiente para iniciar um processo de colapso gravitacional, que eventualmente levou à formação das primeiras estrelas.

Esse fenômeno marcou o início da era da aurora cósmica, um período que ofereceu as condições ideais para a formação de estrelas alimentadas pela aniquilação de matéria escura, também conhecidas como estrelas escuras .

Esses objetos podem crescer e se tornar supermassivos, sendo sementes naturais para buracos negros supermassivos .

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) observou os objetos mais distantes já estudados, e essas descobertas representam desafios significativos para os modelos padrão de formação das primeiras estrelas e galáxias. Especificamente, uma grande parte das galáxias mais distantes agora é categorizada como " monstros azuis ", ou seja, extremamente brilhantes, porém ultracompactas e quase desprovidas de poeira. A existência dessas galáxias foi extremamente inesperada, já que nenhuma simulação ou modelo teórico de formação das primeiras galáxias anterior ao JWST previu sua existência.

Além disso, os dados do JWST agravam ainda mais o problema das sementes dos buracos negros supermassivos (SMBHs) maiores do que o esperado, que alimentam os quasares mais distantes já observados. Por fim, o JWST observou uma classe inteiramente nova de objetos, incluindo os " pequenos pontos vermelhos " (LRDs), que são fontes cósmicas da aurora muito compactas e sem poeira, que inesperadamente emitem pouca ou nenhuma radiação de raios X.

Esses três enigmas, em conjunto, indicam que os modelos pré-JWST comumente aceitos para a formação das primeiras galáxias e dos primeiros buracos negros supermassivos requerem refinamentos significativos.

Embora a existência de estrelas escuras ainda não tenha sido confirmada experimentalmente, esta publicação recente adiciona uma peça significativa às evidências existentes: candidatos fotométricos e espectroscópicos, que foram descobertos em dois estudos separados publicados na PNAS em 2023 e 2025, respectivamente.

Além de discutir em detalhes os mecanismos pelos quais as estrelas escuras poderiam fornecer soluções para os mistérios apresentados pelos monstros azuis, pequenos pontos vermelhos e galáxias com buracos negros supermassivos, este trabalho também apresenta a análise espectroscópica mais atualizada , encontrando evidências de características de absorção características de estrelas escuras devido ao hélio nos espectros de JADES-GS-13-0, além daquela encontrada anteriormente para JADES-GS-14-0.

Estrelas escuras estão entre os objetos astrofísicos mais fascinantes que possivelmente existem, pois seu estudo permitiria determinar as propriedades físicas das partículas de matéria escura e, assim, complementar os vastos esforços experimentais para a detecção de matéria escura em laboratórios na Terra, seja por detecção direta ou produção de partículas.