Como você procura partículas hipotéticas invisíveis? Uma maneira é ver com que rapidez elas poderiam matar as anãs brancas – os núcleos densos que sobraram de estrelas mortas.
Nos últimos anos, os astrônomos têm se interessado cada vez mais por uma partícula teórica conhecida como áxion, que foi inventada décadas atrás para resolver um problema desafiador com o força nuclear forte. Depois que as tentativas iniciais de encontrá-lo em experimentos com colisores de partículas se revelaram vazias, a ideia ficou em segundo plano.
Só porque esta pequena partícula seria em grande parte invisível, não significa que passaria completamente despercebida no universo. Em um artigo pré-impresso publicado em novembro de 2025 no servidor de acesso aberto arXivos pesquisadores relataram uma maneira de testar modelos de axions usando dados de arquivo antigos do Telescópio Espacial Hubble. Embora não tenham encontrado nenhuma evidência de axions, eles venceram outras tentativas e nos deram uma imagem muito mais clara do que é e do que não é permitido neste universo.
Os alvos deste estudo foram anãs brancas — os núcleos densos e escuros de estrelas mortas. Uma única anã branca pode acumular massa do sol em um objeto menor que Terratornando as anãs brancas um dos objetos mais exóticos do universo. Crucialmente, as anãs brancas sustentam-se contra o colapso através de algo chamado pressão de degenerescência electrónica, na qual um enorme mar de partículas flutuantes elétrons resiste ao colapso porque, de acordo com a mecânica quântica, os elétrons nunca podem compartilhar o mesmo estado.
Alguns modelos de como os áxions podem se comportar dizem que essas partículas poderiam ser criadas por elétrons: se um elétron se movesse rápido o suficiente, isso desencadearia a formação de um áxion. E como os eletrões no interior de uma anã branca se movem muito, muito rapidamente — quase a uma velocidade velocidade da luz – enquanto eles zumbem em seus confins apertados, eles poderiam produzir muitos áxions.
Os áxions então acelerariam, deixando a anã branca por completo. Esta produção de áxions em fuga roubaria energia da anã branca. E como as anãs brancas não produzem energia por si próprias, isso faria com que arrefecessem mais rapidamente do que de outra forma.
Os pesquisadores alimentaram esse modelo de resfriamento de áxions em um sofisticado conjunto de software que pode simular a evolução de estrelas e como sua temperatura e brilho mudam à medida que seus interiores evoluem.
Este modelo permitiu aos investigadores prever a temperatura típica de uma anã branca, dada a sua idade, com e sem arrefecimento do áxion. Com os resultados em mãos, recorreram aos dados do aglomerado globular 47 Tucanae coletados com o Hubble. Aglomerados globais são cruciais porque todas as anãs brancas nasceram aproximadamente ao mesmo tempo, dando 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 deram novas restrições à capacidade dos electrões produzirem áxions: não conseguem fazê-lo de forma mais eficiente do que uma vez em cada bilião de hipóteses.
Este resultado não exclui totalmente os áxions, mas diz que é improvável que elétrons e áxions interajam diretamente entre si. Então, se quisermos continuar procurando por áxions, teremos que encontrar maneiras ainda mais inteligentes de procurar.
