A busca por fenômenos que não se encaixam nas quatro forças fundamentais sempre movimentou a física moderna. Agora, um novo estudo publicado na Physical Review Letters reacende esse debate ao investigar se o resfriamento das estrelas de nêutrons pode esconder pistas de uma quinta força ainda desconhecida. Essas estrelas compactas, formadas após explosões de supernovas, acumulam densidades tão extremas que se tornam verdadeiros laboratórios naturais para testar limites da física. Antes de avançar, vale entender por que esses objetos são tão estratégicos:
- São extremamente densos, compostos quase inteiramente por prótons e nêutrons;
- Emitem calor por milhões de anos, permitindo estudar seu resfriamento;
- Qualquer nova partícula capaz de interagir com nucleons modificaria essa perda de energia.
Quando o resfriamento revela o invisível
Pesquisadores do DESY, INFN, Universidade de Sydney e Universidade de Pádua exploraram se partículas escalares, candidatas a mediar uma nova força, poderiam acelerar o resfriamento das estrelas. Teorias indicam que essas partículas violariam princípios clássicos da gravidade e talvez até se conectem à matéria escura.
Nesse cenário, o comportamento térmico das estrelas funciona como um detector cósmico: se tais partículas existirem, elas seriam produzidas em grande quantidade no núcleo estelar, carregando energia embora atuem de forma quase imperceptível. Isso faria as estrelas ficarem mais frias do que observações permitem.
Para testar essa hipótese, o time executou simulações avançadas acompanhando a evolução térmica de diferentes estrelas de nêutrons. Os modelos hipotéticos, que incluíam a emissão de partículas escalares, divergiam dos dados reais. Isso permitiu estabelecer limites mais rígidos para o acoplamento entre escalares e nucleons, hoje os mais restritivos já publicados.
O que esses limites significam para a física moderna
Os resultados mostram que, se uma quinta força realmente existe, ela precisa ser excepcionalmente fraca e atuar em escalas menores que a espessura de um fio de cabelo. Isso redefine as previsões teóricas e orienta a próxima geração de experimentos e observações astronômicas.
Além disso, estrelas de nêutrons como as “Sete Magníficas” e o pulsar PSR J0659 permanecem como candidatos ideais para futuras análises. Com novos telescópios e instrumentos mais sensíveis, a expectativa é que esses objetos revelem nuances ainda desconhecidas sobre as forças que estruturam o cosmos.
