[:pb]A turbulenta vida das estrelas (V.3, N.3, P.5, 2020)[:es]La vida turbulenta de las estrellas (V.3, N.3, P.5, 2020)[:]

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#acessibilidade Via-Láctea vista do oeste do estado da Virginia, Estados Unidos. Vemos muitas estrelas com um rastro claro cortando o céu noturno.

Este texto responde a pergunta feita por estudante da ETEC Lauro Gomes

Os pontos brilhantes que vemos no céu e que tanto intrigaram nossos ancestrais ainda continuam nos causando imensa curiosidade. Por conta disso (também) existe uma ciência que estuda somente os astros, que é a Astronomia. Ainda assim, dentro dessa ciência existem diversos campos de estudos, diria até que são vastos como nosso Universo.

Para começar a entender como funciona a ‘vida’ de uma estrela precisamos entender do que ela é feita. As estrelas, como o nosso Sol, não são bolas de fogo como algumas pessoas imaginam, apesar disso são muito quentes (no caso do nosso Sol, a temperatura da superfície é de 5504⁰C). Esse fato se deve por causa das reações nucleares no núcleo do astro, isso significa que o Sol consegue transformar Hidrogênio em Hélio por meio de fusão nuclear, em um processo chamado cadeia p-p. Isso libera energia em forma de fótons.

As estrelas são feitas basicamente disso, os processos de fusão nuclear vão criando ‘camadas’ de elementos e a estrela continua produzindo energia. Até um certo momento em que acaba essa capacidade por terem somente elementos pesados em seu núcleo. Vamos entender como funciona essa ‘vida’.

A formação das estrelas se dá em locais que nós chamamos de nebulosas e que Carl Sagan apelida de berçário das estrelas. Não à toa já que por conta das condições de gases presentes nesses locais é possível que haja um colapso gravitacional que origina o corpo celeste, então há uma força gravitacional querendo contrair a estrela enquanto outras forças tentam inflá-la, em uma constante batalha pela ‘sobrevivência’.

#acessibilidade Representação artística da Nebulosa “testa de cavalo”. Espaço estrelado avermelhado com uma nuvem de poeira escura ao centro.

Nesse ponto é interessante adicionarmos o conhecimento de ‘evolução estelar’, já que entendemos que as estrelas não são seres vivos, correto? Então elas não lutam ‘pela vida’ e sim sofrem um processo natural de evolução, que depende das condições em que foram formadas e do tamanho dessas estrelas. Uma ferramenta que mostra um pouco resumidamente sobre a evolução estelar é o Diagrama de Hertzprung-Russel, onde podemos classificar a estrela por luminosidade e temperatura, o que significa ser possível determinar a idade desses corpos.

#acessibilidade Diagrama de Hertzprung-Russel. Gráfico com a temperatura da superfície em Kelvin no eixo x, variando de 40 mil a zero, e luminosidade em unidades solares, variando de 10 elevado a menos 5 até 10 elevado a 6. Linhas na diagonal agrupam concentram a maioria das estrelas, com as anãs brancas estando abaixo da luminosidade do sol e variando entre 6 e 30 mil graus, as gigantes sendo mais quentes e mais luminosas que o Sol, as supergigantes sendo mais luminosas, mas não necessariamente mais quentes e as demais seguindo um padrão aproximado de quanto mais quente mais luminosa.

Vendo pelo diagrama podemos entender que as estrelas recém-nascidas ocupam a parte esquerda do gráfico, formando o que é chamado de sequência principal, onde é possível mapear o tempo de atividade da estrela e como ela vai evoluir e, até mesmo, como será seu fim.

#acessibilidade Ciclo de vida estelar simplificada em cinco partes: nascimento, fase principal, velhice, morte e remanescente. Começa com representações de uma nuvem molecular então aglomerados abertos e protoestrelas, que podem vir a ser uma anã marrom, uma estrela de baixa massa ou uma massiva. A estrela massiva envelhece e vira uma supergigante vermelha, então uma supernova tipo 2 que pode vir a ser um buraco neutro ou uma estrela de neutron ou apenas remanescentes da supernova. A estrela de baixa massa vira uma gigante vermelha que pode vir a ser uma nebulosa planetária, então uma anã branca então uma anã negra ou vira uma anã branca binária, então uma nova ou supernova.

Vejam resumidamente como são as fases de evolução de uma estrela:

1 – Queima de Hidrogênio: a fase em que a estrela está transformando hidrogênio em hélio, que é quando ela está na sequência principal. Nosso Sol está nessa fase, mas algumas estrelas mais jovens podem apresentar cor azulada;

2 – Gigante Vermelha: acontece quando o Hidrogênio do núcleo se esgota e a próxima camada ‘cai’ no núcleo para que haja uma continuação da fusão. O interior da estrela esquenta, já a superfície esfria e ela se expande;

3 – Queima de Hélio: em um ponto a estrela começa a fazer fusão com moléculas de Hélio para continuar a produção de energia. Ela agora queima Hélio no núcleo e Hidrogênio em camadas superiores;

4 – Gigante do Ramo Assintótico: agora o núcleo é formado por um caroço de Carbono enquanto Hélio e Hidrogênio são fundidos em camadas superiores. Nesse ponto, a estrela é maior e mais luminosa do que como Gigante Vermelha;

5 – Morte estelar: esse ponto depende da massa da estrela. Resumidamente: quando uma estrela tem massa muito baixa, ela ejeta seu envelope e o que resta é somente o núcleo, se transformando assim em uma Anã Branca. Quando é uma estrela com massa maior, ela vai produzindo outros elementos por fusão até não aguentar mais e se tornar uma Supernova, uma explosão gigantesca. Para estrelas maiores ainda também é possível que se transforme em uma Estrelas de Nêutron ou, em casos extremos, em um Buraco Negro.

Mas esses são temas para outros textos…

Fontes:

Fonte da imagem destacada: http://www.ForestWander.com / CC BY-SA 3.0 US

Fonte da imagem 1: ESO / CC BY

Fonte da imagem 2: ESO / CC BY

Fonte da imagem 3:

B. W. Carroll & D. A. Ostlie, An Introduction to Modern Astrophysics (2nd editon), editora Pearson / Addison Wesley

Kepler de Oliveira, Maria de Fátima Saraiva, Astronomia e Astrofísica, ed. Livraria da Física

A. C. S. Friaça, E. D. Pino, V. J. S. Pereira, Jr. L. Sodré, Astronomia: Uma Visão Geral do Universo, editora Edusp

Para saber mais:

Cosmos (Edição 2015) – Neil deGrasse Tyson

A Dança do Universo – Marcelo Gleiser

Outros divulgadores:

Canal do Físico Marcelo Gleiser no YouTube

Arcturus Astronomia

Curso de Astronomia aberto na UFABC

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#accesibilidad La vía-Láctea vista desde el occidente del estado de Virginia, Estados Unidos. Se ven muchas estrellas con un rastro claro atravesando el cielo nocturno.

Este texto es una respuesta a la pregunta hecha por el estudiante Lauro Gomes (ETEC)

Los puntos brillantes que vemos en el cielo y que tanto intrigaron a nuestros ancestros, todavía continúan despertando nuestra curiosidad. Por eso (también) existe una ciencia que estudia exclusivamente los astros: la astronomía. Y dentro de esa ciencia, existen diversos campos de estudio, podemos incluso decir que son tan vastos como nuestro universo.

Para comenzar a entender cómo funciona la ‘vida’ de una estrella, es necesario saber de qué está hecha. Las estrellas como nuestro sol no son bolas de fuego como algunas personas imaginan, aun así son muy calientes (en el caso de nuestro sol, la temperatura de la superficie es de 5504 ºC). Esto se debe a las reacciones nucleares en su núcleo, lo que significa que el sol puede transformar hidrógeno en helio por medio de fusión nuclear siguiendo un proceso llamado cadena p-p que libera energía en forma de fotones.

Las estrellas están hechas casi completamente de eso, los procesos de fusión nuclear van creando ‘capas’ de elementos y la estrella continúa produciendo energía hasta que llega un momento en el que esa capacidad se agota, al quedar solamente elementos pesados en su núcleo. Intentemos entender cómo funciona esa ‘vida’.

La formación de estrellas ocurre en lugares que conocemos como nebulosas y a las que Carl Sagan denominaba cuna de estrellas. No es en vano que, por causa de las condiciones de los gases presentes en estos lugares, es posible que haya un colapso gravitacional que origine el cuerpo celeste. De esta forma, una fuerza gravitacional actúa para contraer la estrella, mientras otras fuerzas intentan expandirla, en una batalla constante por la ‘sobrevivencia’.

#accesibilidad Representación artística de la nebulosa “Cabeza de Caballo”. Se ve el espacio lleno de estrellas, rojizo, y con una nube de polvo oscuro en el centro.

En este punto, es interesante adicionar el concepto de “evolución estelar”, ya que es claro que las estrellas no son seres vivos, ¿cierto? Ellas no luchan “por su vida” sino que siguen un proceso natural de evolución que depende de las condiciones de su formación y de su tamaño. Una herramienta que muestra de forma resumida la evolución estelar es el Diagrama de Hertzprung-Russel, donde las estrellas son clasificadas por luminosidad y temperatura, haciendo posible determinar su edad.

#accesibilidad Diagrama de Hertzprung-Russel. Gráfica con la temperatura de la superficie en Kelvin en el eje X, variando de 40 mil a cero, y Luminosidad en unidades solares, variando de 10 elevado a la menos 5 hasta 10 elevado a la 6. Las líneas en diagonal agrupan y concentran la mayoría de las estrellas de tal forma que las enanas blancas están por debajo de la luminosidad del sol, variando entre 6 mil y 30 mil Kelvin, las gigantes más calientes y más luminosas que el sol, las supergigantes más luminosas y no necesariamente más calientes, y las demás siguiendo la tendencia aproximada donde el valor o medida que indica temperatura más alta, es más luminosa.

Viendo el diagrama, es posible entender que las estrellas recién nacidas están en la parte izquierda de la figura, formando lo que se conoce como secuencia principal y donde también se puede mapear el tiempo de actividad de la estrella, su evolución e inclusive su fin.

#accesibilidad Ciclo de vida estelar simplificado en cinco partes: nacimiento, fase principal, vejez, muerte y remanente. Comienza con la representación de una nube molecular, después aglomerados abiertos y protoestrellas que pueden convertirse en una enana marrón, una estrella de masa pequeña o una masiva. La estrella masiva envejece y se vuelve una supergigante roja, una supernova tipo 2 que puede ser un agujero negro, una estrella de neutrones, o simplemente remanentes de supernovas. La estrella de masa pequeña se vuelve una gigante roja que puede volverse una nebulosa planetaria, una enana blanca, una enana negra o una enana blanca binaria, una nova o una supernova.

Veamos cómo son las fases de evolución de una estrella:

1 – Quema de hidrógeno: Fase en la que la estrella está transformando hidrógeno en helio, o sea, en la secuencia principal. Nuestro sol está en esa fase, pero algunas estrellas más jóvenes pueden tener color azulado;

2 – Gigante roja: cuando el hidrógeno del núcleo se agota y la siguiente capa “cae’ en el núcleo para que haya una continuación de la fusión. El interior de la estrella se caliente y su superficie se enfría, expandiéndose;

3 – Quema de helio: en cierto momento la estrella comienza el proceso de fusión con moléculas de helio para continuar la producción de energía. Ahora ella quema helio en el núcleo, e hidrógeno en las capas superiores;

4 – Rama asintótica gigante: el núcleo está formado por un centro de carbono, mientras que el helio y el hidrógeno se funden en capas superiores. En esta etapa, la estrella es más grande y luminosa que una gigante roja.

5 – Muerte estelar: Depende de la masa de la estrella. En resumen, cuando una estrella tiene una masa muy pequeña, eyecta su envoltura, quedando solamente el núcleo y transformándose así en una enana blanca. En el caso de una estrella con masa más grande, se van produciendo otros elementos por fusión, hasta que llega a un límite y se vuelve una supernova, una explosión gigantesca. Estrellas aún más viejas pueden transformarse en estrellas de neutrones o, en casos extremos, en agujeros negros.

Pero hablaremos de esos temas en otros textos…

Fuentes:

Fuente de la imagen destacada: http://www.ForestWander.com / CC BY-SA 3.0 US

Fuente de la imagen 1: ESO / CC BY

Fuente de la imagen 2: ESO / CC BY

Fuente de la imagen 3: