O ciclo de vida das estrelas é um dos processos mais impressionantes do universo, que envolve bilhões de anos, explosões cósmicas e a formação de elementos essenciais para a vida. Você já olhou para o céu durante uma noite estrelada e se perguntou como as estrelas nascem, vivem e morrem?
Provavelmente, você já viu muitas e muitas estrelas ao longo de sua vida. Mas será que você consegue conceituar rapidamente o que são estrelas? Se pensou em dizer que: são astros que "brilham" no céu, e se distinguem dos planetas por sua luminosidade. Infelizmente, essa resposta é pouco esclarecedora e, portanto, não dá conta de toda a complexidade de como as estrelas são formadas.
Neste artigo, exploraremos em detalhe cada fase da evolução estelar, desde sua origem em nebulosas até seu destino final como anãs brancas, estrelas de nêutrons ou buracos negros, confira!
O que são as estrelas?
Corpo celeste cintilante, com energia e luz próprias, que aparenta estar imóvel no firmamento; áster, estela.
Dicionário Michaelis
São esferas gigantes de plasma e gás que brilham devido às reações em seu núcleo. Cientificamente, as estrelas são estruturas gasosas majoritariamente compostas por Hélio (He) e Hidrogênio (H), os elementos mais abundantes no universo, que por razão dos processos de fusão nuclear que ocorrem em seu interior, acabam liberando grandes quantidades de energia.
Quando a gravidade comprime esses gases, a pressão e a temperatura do núcleo aumentam tanto que os átomos de Hidrogênio se fundem, formando hélio e liberando uma quantidade enorme de energia em forma de luz, calor, e ondas eletromagnéticas. O nosso Sol é o exemplo de uma estrela de tamanho médio e que sustenta a vida no planeta Terra graças a esse processo.
Por que as estrelas são redondas?
O formato esférico das estrelas é em razão do seu grande campo gravitacional em todas as direções no espaço fazem com as estrelas sejam quase perfeitamente circulares. Como resultado dessa gravidade, toda a matéria é atraída em direção ao centro.
A radiação das estrelas acontece devida à fusão termonuclear do Hélio - He e o Hidrogênio - H que ocorre no seu núcleo!
Como é o ciclo de vida de uma estrela?
As estrelas se formam em imensas nuvens moleculares imersas em nebulosas gasosas existente nas galáxias. Essas grandes nuvens moleculares de gás e poeira cósmica, são quase que inteiramente feitas de hidrogênio e hélio. O ciclo de vida das estrelas começa portanto em nebulosas.
As turbulências, como as causadas por uma explosão de supernova, provocam intensa saturação em algumas regiões da nebulosa, formando os glóbulos de gás frio. Esses glóbulos acabam colapsando sob seu próprio peso, e cada um dará origem a uma estrela. Essas regiões são conhecidas como berçários estelares pois abrigam o nascimento de novas estrelas.
O nascimento de uma estrela está diretamente ligada à morte de outras estrelas. Isso porque para que uma nova estrela possa viver, ela precisa de combustível, ou seja, se o combustível acaba, as estrelas passam a não conseguir suportar o peso das suas camadas.
E o que são nebulosas? Certamente, você já ouviu falar delas nas aulas de física.
As nebulosas estão presente em grande quantidade no espaço, são grandes nuvens formadas, especialmente, por Hidrogênio, Hélio, e poeira. Algumas nebulosas recebem o nome de "berçário" porque no seu interior grandes nuvens moleculares dão origem a novas estrelas. Basicamente, as estrelas se formam devido à contração de uma nebulosa de gás e poeira sob a influência da gravidade.
A temperatura e a densidade das nuvens aumentam durante o colapso, e isso faz com que as partes internas se tornem mais quentes. Em seguida, um núcleo quente que estará rodeado de gás e poeira é formado. Essa fase, recebe o nome de protoestrela e é o primeiro passo no ciclo de vida das estrelas. Contudo, esse protótipo só se tornará oficialmente uma estrela caso sua massa seja grande o suficiente.
A formação de uma protoestrela passa pelas seguintes fases:
- Colapso gravitacional: são as turbulências que ocorrem dentro da nebulosa e fazem com que regiões densas comecem a se contrair.
- Aquecimento do núcleo: a medida que o gás se comprime, a temperatura e a pressão aumentam, formando um glóbulo de Bok (uma protoestrela envolta em gás e poeira).
- Ignição nuclear: sendo a massa suficiente, a pressão do núcleo atinge milhões de graus, iniciando a fusão do hidrogênio.
Se a massa for insuficiente, a protoestrela se torna uma anã marrom, um objeto subestelar que não emite luz própria.
Somente depois de 10 milhões de anos, essas protoestrelas, estrelas em estágio inicial de formação, são compactadas por suas próprias gravidades até que a pressão e a temperatura em seu núcleo sejam suficientes para que os átomos de hidrogênio comecem a se fundir, produzindo núcleos de hélio. Nesse processo, podem surgir estrelas de sequência principal, estrelas que correspondem cerca de 90% de todas as estrelas do Universo, e que extraem a sua energia da fusão dos átomos de Hidrogênio.
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Quais são os diferentes tipos de estrelas?
As estrelas são formadas por nuvens de gás interestelar, que por sua vez são constituídas por poeira cósmica e hidrogênio. Mediante a sua massa e seu brilho aparente, podemos classificá-las em:
Estrelas de sequência principal
São relativamente as estrelas mais novas, elas representam cerca de 90% das estrelas conhecidas. Todas as estrelas que pertencem à sequência principal do diagrama de Hertzprung-Russell também são chamadas de estrelas anãs, ou sub-anãs. Em astronomia, as estrelas anãs são um grupo característico de estrelas relativamente pequenas ao qual a maioria das estrelas pertencem.
A maior parte da vida de uma estrela é passada na sequência principal, onde ela queima o hidrogênio de forma estável. Estrelas como o sol permanecem nessa fase por 10 bilhões de anos. O sol, uma estrela central do Sistema Solar, é considerado uma estrela anã!
Estrelas gigantes e supergigantes
São estrelas mais antigas e mais quentes que as estrelas anãs. Podem ser milhares de vezes mais brilhantes que o Sol e, pelo menos, dez vezes maior do que o sol. Essas estrelas estão subdivididas em:
- Gigantes vermelhas - São estrelas que ainda não começaram a fundir Hélio em seus núcleos, por isso, são um pouco mais frias do que eram no início de suas vidas.
- Gigantes azuis - são estrelas muito antigas, grandes, extremamente luminosas e quentes, vivem apenas milhões de anos. Devido a sua alta temperatura, as gigantes azuis são muito conhecidas por fundir átomos de Hélio.
- Supergigantes - estão entre as estrelas mais maciças, apresentam um tempo de vida relativamente curto por causa de sua massa excessiva. O final de suas vidas é marcado por eventos cósmicos explosivos, podendo dar origem aos fascinantes buracos negros.
Com a morte das estrelas de massa menores pode levar à formação de outas estrelas, como: anãs marrons, anãs brancas, estrelas de nêutrons e pulsares.
As estrelas também podem ser categorizadas por tamanho, temperatura e cor. - anãs vermelhas: pequenas e frias, vivem trilhões de anos - estrelas amarelas: o sol é um exemplo desse tipo de estrela - supernova: o núcleo entra em colapso, causando uma explosão violenta que brilha mais que uma galáxia inteira.
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Quais são os estágios da vida de uma estrela?
Mas o que acontece depois que nasce uma estrela?
Uma protoestrela precisa ter a massa mínima de aproximadamente 8 a 10% da massa do Sol para seu núcleo atingir a temperatura suficiente para as reações nucleares e formar uma estrela. Se essa massa for menor do que isso, ela será uma anã marrom.
Ao atingir a massa mínima para virar uma estrela, a estrela chega a etapa mais longa da vida, a fase da Sequência Principal. Nessa fase, a estrela está fundindo hidrogênio em hélio no núcleo e brilhando estavelmente. Quando as estrelas consomem o hidrogênio no núcleo, que corresponde a aproximadamente 10% de sua massa total, elas saem da Sequência Principal. Nesse momento, a geração de energia passa a acontecer apenas na camada externa, onde a temperatura e a densidade são suficientes para manter as reações nucleares.
Nesta fase, nenhuma energia é gerada e, portanto, a estrela se contrai rapidamente, aumentando um pouco sua luminosidade. As camadas externas reajustam ao aumento de luminosidade se expandindo, com a área superficial aumentada, a temperatura tende a diminuir. Assim, a luminosidade da estrela aumenta e ela se torna mais vermelha, o que os astrofísicos chamam de Gigantes Vermelhas.
Nesse estágio de gigante vermelha, as estrelas produzem energia transformando hélio em carbono no núcleo, e hidrogênio em hélio, formando uma fina camada externa ao núcleo. Assim que o hélio se esgota no núcleo, as estrelas de massa até dez vezes a massa solar não têm mais como retirar energia através de fusão nuclear, já que sua temperatura do núcleo não ficara alta suficiente para fundir o carbono. As estrelas com massas acima das dez massas solares conseguirão fundir o carbono até o núcleo de ferro.
E o que acontece depois?
O tempo de vida de uma estrela dependerá da sua massa, quanto maior, mais calor e luz essa estrela irá liberar. A sua morte acontece no exato momento em que a estrela tiver queimado todo o combustível. Se ela tiver menos de dez vezes a massa do Sol, após tiver queimado todo o hélio do núcleo, essa estrela ejetará uma nebulosa planetária, seu núcleo remanescente será uma Anã Branca.
Se a estrela tiver uma massa maior que dez vezes a do Sol, ela terá uma morte explosiva, o que chamamos de Supernova. Com a energia dessa explosão, os gases liberados no espaço serão incorporados ao meio interestelar e a outras nebulosas, podendo dar origem a novas estrelas. Se o destino do núcleo que sobra possuir um campo magnético forte, será um pulsar. Se a massa que sobra após a explosão de supernova for maior do que três massas solares, então ela dará origem a um buraco negro.
Os buracos negros são o fim do ciclo de vida das estrelas mais massivas. São regiões do espaço onde a gravidade é tão intensa que nada, nem mesmo a luz, pode escapar.
Resumindo...
Os estágios do ciclo de vida de uma estrela com massa semelhante ao do sol:
- Nebulosa Estelar
- Estrela de Sequência Principal
- Estrela Gigante Vermelha
- Nebulosa Planetária
- Anã branca
- Anão negro
Estágios do ciclo de vida de uma estrela maciça:
- Nebulosa Estelar
- Estrela de sequência Principal Maciça
- Estrela Supergigante Vermelha
- Super Nova
- Estrela de nêutrons (ou buraco negro)
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Por que o buraco negro é um fenômeno interessante?
As estrelas particularmente densas produzem um dos fenômenos mais fascinantes do universo, ao morrerem, elas implodem, dando origem aos buracos negros. Esse tais "buracos negros" são regiões do espaço que possui uma quantidade tão grande de massa concentrada que nada consegue escapar da atração de sua força de gravidade, nem mesmo a luz.
Os buracos negros são fascinantes porque desafiam muito do que acreditávamos sobre física quântica e relatividade!
Para a relatividade, um buraco negro seria um tipo de singularidade gravitacional: certas estrelas, após consumir todo combustível necessário para a fusão nuclear, acabam entrando em colapso gravitacional, desabando sua massa em direção ao seu centro, formando além de determinado ponto de densidade um buraco negro. Portanto, dentro do coração do buraco negro toda a matéria próxima fluiria.
Como vimos, os buracos negros se formam quando as estrelas extremamente massivas colapsam.
Horizonte de eventos: o ponto de não retorno de um buraco negro.
Singularidade: núcleo infinitamente denso onde as leis da física conhecida deixam de funcionar.
O ciclo de vida das estrelas é um processo contínuo e que molda o cosmos. Estrelas morrem, mas os seus elementos são reaproveitados em novas gerações de estrelas, planetas e até vida. Sem esse ciclo, elementos como carbono, oxigênio e ferro, que são essenciais para a nossa existência, certamente não existiriam.
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O universo é vasto e repleto de mistérios, que tal continuar explorando?
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Exelemte artigo!!
Boa tarde, adorei o seu seu site e a página sobre o ciclo de vida de uma estrela! Ajudou muito no meu dever de casa, e se puder me ajudar ainda mais poderia me falar qual foi a última atualização nesta página ? E o autor deste?