quarta-feira, 22 de agosto de 2012

A magnífica vida e morte das estrelas



(Wikipedia / EAD Cosmofísica - URFJ / Observatório Nacional - Curso de Evolução Estelar / Superinteressante / Hypescience) As estrelas sempre foram muito misteriosas para o ser humano. As tribos das pradarias americanas viam nelas as fogueiras de seus ancestrais, em volta das quais eles estariam reunidos, contando histórias, caçando, etc.

Mesmo para a ciência, até pouco tempo parecia que as estrelas estariam para sempre fora do nosso alcance, que nunca poderíamos saber do que são feitas, por exemplo. Mas tudo isso mudou com a espectroscopia, a teoria da gravidade de Newton, o desenvolvimento de telescópios e a física atômica.

Juntando as peças, os cientistas têm uma boa ideia sobre como as estrelas se originam, como amadurecem, e como morrem. Boa parte destes processos já foi até testemunhada, principalmente os mais dramáticos: as explosões de novas, supernovas e hipernovas.

Protoestrelas
No princípio, as estrelas todas têm origem semelhante: uma grande nuvem de gás e poeira, conhecida como nebulosa planetária, ou nebulosa molecular gigante entra em colapso. O equilíbrio da nuvem é rompido, ela se fragmenta, e cada fragmento entra em colapso gravitacional. A matéria espirala cada vez mais rápido em direção ao centro, se aquecendo também.

Quando chega ao centro, a matéria está tão quente que está no estado de plasma ionizado, a substância mais quente do universo. Isso tudo acontece muito rápido: em poucas centenas de milhões de anos uma protoestrela se forma.

Essa “bolha de gás” quente tende a expandir, mas não muito, por que existe uma força que a mantém comprimida: a atração gravitacional de sua própria massa. O cabo-de-guerra entre estas duas forças poderosas vai dominar a vida da futura estrela.

O que vai acontecer a seguir depende da massa que ela acumulou.

Estrelas pequenas
Estrelas do tamanho aproximado de até oito vezes o tamanho do nosso sol têm uma vida mais longa e rica. Tomando como exemplo o nosso sol, ele deve queimar como estrela amarela, transformando hidrogênio em hélio, por 10 bilhões de anos, mais ou menos (e está na metade deste ciclo). Estrelas menores têm temperatura menor e queimam por mais tempo.

Depois de ter transformado parte do hidrogênio em hélio, o processo para, e a estrela contrai, aquece e expande novamente, desta vez como uma estrela gigante vermelha, que transforma hélio em carbono, cálcio e outros elementos químicos.

Mas esta fase da vida não dura muito. Dois ou três bilhões de anos depois de se tornar uma gigante vermelha, o processo de conversão do hélio termina, e as camadas superiores da estrela caem sobre o núcleo, aquecendo-o rapidamente e gerando um flash de hélio que é quase uma explosão, expulsando as camadas exteriores da estrela para o espaço. As camadas expulsas vão formar o que chamamos de nebulosa planetária.

No fim, o que sobra é uma anã branca, uma estrela feita de carbono em alta pressão – um diamante, que vai esfriando lentamente, até que alguns trilhões de anos depois se torna um carvão frio no espaço. Este é o destino do nosso sol.

Estrelas gigantes
Qualquer estrela que seja maior que dez vezes o nosso sol é uma gigante, e já começa a vida como gigante vermelha. Ela aquece mais, expulsa mais matéria na forma de um vento solar mais forte, e vive menos, muito menos.

Em apenas algumas centenas de milhões de anos, a estrela consome todo o seu hidrogênio, e entra em colapso. Mas ela é muito maior que o sol, e quando suas camadas exteriores desmoronarem, elas vão acelerar muito mais, e ricochetear violentamente no núcleo da estrela, explodindo em mais luz do que uma galáxia inteira – se torna uma supernova.

Quando explode como supernova, as estrelas gigantes também formam nebulosas. Só que como as supernovas produzem elementos mais pesados, as nebulosas produzidas por elas tem elementos mais pesados também. Depois de explodir como supernova, o que sobra da estrela se contrai e, se tiver massa de até 1,4 massas solares, se torna uma anã branca, terminando seus dias como um diamante.

Se tiver um pouco mais de massa, os elétrons são empurrados contra os prótons que se convertem então em nêutrons, e a estrela vira uma estrela de nêutrons ou um pulsar. Uma estrela de nêutrons pode ter a massa do nosso sol, e ter um diâmetro de apenas 30 quilômetros – elas são extremamente compactas. Para você ter uma idéia de como isso é compacto, um balde de uma estrela de nêutrons tem a mesma massa do que toda a água de nosso planeta.

Mas se a massa remanescente for maior que três massas solares, a atração gravitacional vence tudo, e ela continua “caindo” sobre seu núcleo, compactando-se em um corpo tão denso que a gravidade superficial não deixa nem mesmo a luz escapar: é um buraco negro.

O ciclo reinicia
Lembra das camadas da estrela gigante, expulsas pela explosão de supernova? Depois da explosão, estas camadas vão formando uma casca de gases e poeira, uma nebulosa planetária, rica em elementos.

Esta nebulosa planetária vai se misturar com outras nebulosas resultantes de explosões de outras supernovas, e vai um dia entrar em colapso e formar estrelas, em um ciclo.

Acredita-se que o sol tenha se formado de uma nebulosa planetária resultada da explosão da primeira geração de estrelas. Ou seja, o nosso sol representa a segunda reciclagem de material cósmico.

E como a nebulosa que o formou era a mistura dos restos da explosão de várias supernovas, existe uma boa chance que o carbono da tua mão direita tenha vindo de uma estrela, e o carbono da tua mão esquerda, de outra estrela. Já pensou?

É como poesia: você é filho das estrelas que tiveram uma vida curta, intensa e brilhante, agonizaram e explodiram em luz para que você pudesse vir a existir…

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