Uma busca por áxions hipotéticos fluindo de Betelgeuse acaba nula, mas ajuda os físicos a definirem restrições em suas propriedades.

Uma ilustração visual do misterioso escurecimento de Betelgeuse. Um novo estudo sugere que ele pode ser um bom candidato para encontrar áxions. Crédito da imagem: NASA, ESA e E. Wheatley (STScI)

No fundo de sua barriga escaldante, a estrela vermelha gigante Betelgeuse poderia estar produzindo toneladas de partículas hipotéticas de matéria escura chamadas áxions que, se existissem, dariam um sinal revelador. Uma recente pesquisa por uma emissão tão tentadora acabou vã, mas ajuda os físicos a colocarem novos limites nas propriedades do suposto axião. 

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Aparecendo como um ponto vermelho brilhante na constelação de Órion, Betelgeuse é uma estrela bem estudada. Está cosmologicamente próxima, estando a apenas 520 anos-luz da Terra, e ganhou as manchetes no ano passado quando começou a escurecer misteriosamente, levando alguns pesquisadores a acreditar que poderia estar se preparando para explodir como uma supernova. 

Por ser uma estrela tão grande e quente, Betelgeuse também pode ser um lugar perfeito para encontrar áxions, dizem os cientistas. Essas partículas conjecturadas poderiam ter talvez um milionésimo ou mesmo um bilionésimo da massa de um elétron e são candidatas ideais para formar a matéria escura, a substância misteriosa superando amplamente a matéria comum no universo, mas cuja natureza ainda é amplamente indeterminada.

Como matéria escura, os axions não devem interagir muito com as partículas luminosas, mas de acordo com algumas teorias, há uma pequena probabilidade de que os fótons, ou partículas de luz, possam se converter para frente e para trás em axions na presença de um campo magnético forte, Mengjiao Xiao, um físico do Massachusetts Institute of Technology (MIT) em Cambridge. 

O núcleo termonuclear de uma estrela é um bom lugar para encontrar grandes quantidades de fótons e magnetismo, e Betelgeuse, que tem 20 vezes a massa do Sol, poderia ser "o que chamamos de fábrica de axion", disse ele.

Se axions são produzidos neste ambiente extremo, eles devem ser capazes de escapar e fluir em direção à Terra em grande número. Ao interagir com o campo magnético natural da galáxia, a Via Láctea, esses axions poderiam ser convertidos de volta em fótons na parte do espectro eletromagnético de raios-X, disse Xiao. 

Como uma estrela idosa, Betelgeuse está em um estágio de vida em que não deveria estar emitindo muita luz de raios-X, acrescentou ele, então qualquer radiação detectada a partir dela pode indicar a presença de áxions.

Xiao e seus colegas usaram o Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) da NASA para caçar uma assinatura de raios-X proveniente de Betelgeuse, embora não tenham visto nada além do que era esperado de processos astrofísicos comuns, como a pequena quantidade de raios-X que Betegeuse está criando. Suas descobertas, que Xiao apresentará em 20 de abril na reunião de abril da American Physical Society, sugerem que fótons e áxions têm pelo menos três vezes menos probabilidade de interagir do que se acreditava anteriormente.  

Como os ambientes estelares são muito mais barulhentos do que as condições encontradas em um laboratório, pesquisas como essa são complicadas, disse Joshua Foster, físico do MIT que não esteve envolvido no trabalho, mas fez parte de um esforço para procurar por áxions vindos dos aglomerados de estrelas perto do centro da nossa galáxia. Mas a equipe trabalhou duro para quantificar suas incertezas e ajudou a colocar novas restrições nas propriedades potenciais do áxion, disse Foster.

Mesmo que os pesquisadores vissem raios-X inesperados vindos de uma estrela, isso não indicaria necessariamente que os áxions são reais. Os cientistas ainda teriam que descartar muitas explicações não relacionadas à matéria escura para o sinal antes de recorrer à nova física, disse Foster. 

Mas é possível que áxions, caso um dia sejam encontrados, possam ajudar os astrônomos a entender melhor Betelgeuse, disse Xiao. Se as propriedades das partículas fossem conhecidas, os telescópios preparados para Betelgeuse poderiam ser capazes de finalmente captar o sinal, dando informações sobre os processos que acontecem em sua barriga e permitindo que os pesquisadores calculem quando ela realmente explodirá, acrescentou.

Originalmente publicado na Live Science.