Quando
olhamos para o céu
em uma noite escura vemos centenas de pontos brilhosos e as chamamos de
ESTRELAS. Umas pouco maiores, outras menores, umas brilhantes outras pouco
menos e nos enchemos de interrogações em buscar compreendê-las, hoje a ciência do
cosmo sabe muito sobre esses astros que nos enchem de alegria e curiosidade.
Segundo Hugo Vicente Capelato, no livro INTRODUÇÃO A ASTRONOMIA E ASTROFÍSICA, disponível
em pdf, discorreu um capítulo especialmente sobre as ESTRELAS.
A estrela Alfa do Centauro, a estrela mais próxima de nós,
que na verdade é um sistema triplo de estrelas. Outro é o grupo de 7
estrelas que formam as Plêiades, discutido mais adiante 1. Na verdade
quase metade das estrelas fazem parte de sistemas duplos, de apenas dois
membros, chamados estrelas binárias.
A
distância média que separa estrelas vizinhas (ignorando os sistemas binários) é
de cerca de 4 anos-luz. Esta distância eqüivale a 253.000 unidades astronômicas
ou a 27 milhões de vezes o diâmetro do Sol: o espaço entre as estrelas é
imenso, comparado com o tamanho das estrelas, ou mesmo do Sistema Solar.
As gigantes vermelhas são estrelas que já esgotaram boa
parte de suas reservas de hidrogênio: como, então, como podem emitir tanta
energia para serem assim luminosas?
Nesta contração, uma parte da energia potencial
gravitacional contida na estrela é liberada. É esta energia que provê a sua
luminosidade. Mas isto somente por curtos períodos, até que outros
“combustíveis” nucleares possam entrar em “ignição”. Adiante iremos rever estas
questões com maiores detalhes.
As anão-brancas são o último estágio da evolução de muitas
estrelas. Nesta fase a sua luminosidade é unicamente devida à energia térmica
ou seja, calor, ainda disponível: a estrela se esfria lentamente. Mais de 10%
das estrelas na nossa vizinhança são anãs brancas, mas elas são muito difíceis
de serem vistas, dada a sua fraca luminosidade. Nem todas as estrelas, no
entanto, terminam suas carreiras como anãs-brancas. Algumas tornam-se estrelas de neutrons, e
outras ainda transformam-se em buracos negros.
As estrelas variáveis “de fato” são estrelas que
periodicamente se expandem e se contraem, pulsando tanto em brilho como em
tamanho. Por isso são também denominadas estrelas pulsantes.
A velocidade média das partículas de um gás varia aproximadamente
com a raiz quadrada da sua temperatura (mais exatamente, com T /mp ,
onde mp é a massa da partícula). Na nossa atmosfera, a temperaturas de
27oC = 300 K, as moléculas de oxigênio tem velocidades médias de
aproximadamente 0,5 km/s.
O gás então consiste, de fato, de núcleos atômicos e
elétrons movendo-se independentemente. A radiação que é produzida neste gás
quente e denso constituída de raios X intensos, e não daquela radiação luminosa
que escapa da superfície relativamente fria da estrela.
A música das estrelas rivaliza com a das baleias. O seu
interior é uma sinfonia de sons, reverberando fragores e trovões e sibilando
agudos lamentos. São as ondas acústicas que, percorrendo a estrela em aproximadamente
1 hora, fazem com que as várias partes da estrela se comuniquem umas com as
outras, permitindo que ela encontre, a todo momento, o estado de equilíbrio
mais apropriado e natural. A estrela se reajusta vibrando em vários modos de baixa
frequência. Na outra ponta da escala sonora, umas 60 oitavas acima, o sibilar
das partículas de alta velocidade, se encontrando e empurrando umas às outras,
produzem ondas que atravessam apenas pequenas distâncias. Não bastasse essa
imensa orquestração de sons, a estrela também funciona como um enorme
alto-falante.
FUSÃO
OU FISSÃO
Brincando de alquimistas e utilizando os núcleos de átomos
já existentes e a partir deles construir os outros. Podemos JUNTÁ-LOS, e então
teremos um processo de fusão nuclear, ou QUEBRÁ-LOS em núcleos menores,
no processo de fissão nuclear. No entanto, embora o objetivo dos
alquimistas fosse à transmutação dos elementos, o objetivo da estrela é obter
energia nuclear suficiente para compensar as suas perdas. Isto só pode ser
realizado quando o núcleo final tem energia de ligação maior que os
núcleos iniciais. As estrelas obtém sua energia através da fusão e a humanidade
transforma a energia através da fissão nuclear.
As
estrelas da sequência principal produzem sua energia pela queima do Hidrogênio
e a sua lenta transmutação em Hélio. A energia é produzida na região central da
estrela, onde a temperatura e a densidade são mais altas, e então lentamente é
transportada para a sua superfície.
Esse
processo de reações, nas quais 4 prótons se combinam para formar um núcleo de
Hélio-4, é conhecida como queima do hidrogênio ou ciclo p-p. e
pode ser esquematizada como abaixo:
Próton
+ próton => D + e+ + neutrino
H2
+ próton => He3
He3
+ He3 => He4 + próton + próton
Onde
D (ou H2 ) representa o núcleo de Deutério; He3 , o de Hélio-3; He4, o
de Hélio-4 e e+ , o pósitron
NASCIMENTO
DAS ESTRELAS
A maioria das estrelas da nossa Galáxia (foram formadas)
foi formada há muito tempo. Apesar disso muitas estrelas são ainda jovens e
novas estrelas também estão se formando, como podemos observar na nebulosa de
Orion, por exemplo. As
novas estrelas nascem nas grandes nuvens de gás e poeira - nuvens
escuras - que se espalham pelo meio interestelar. Estas NUVENS MOLECULARES são
formadas por mais de 80% de Hidrogênio (na forma molecular, H2), uns 18% de
Hélio e umas “pitadinhas” - 1% a 2% - de elementos mais pesados.
Como, então, nascem as estrelas ? O principal fator externo
são os braços espirais da Galáxia, que é o fator mais importante, pois é ele
que dá início ao processo; o principal fator interno são as explosões das
estrelas mais jovens e maior massa (estas estrelas em explosão são as chamadas
estrelas Supernovas), formadas no interior da própria nuvem e que fazem
com que o processo de formação estelar se propague por toda a nuvem, como um
incêndio numa floresta seca.
Quando, finalmente, encontra a sua melhor estrutura interna
a estrela entra num estado quiescente de queima do Hidrogênio em Hélio, o qual
pode durar bilhões de anos: agora ela é uma estrela da sequência principal.
VIDA
E MORTE DAS ESTRELAS
O que irá acontecer com uma estrela da sequência principal
após esgotarem todo o seu Hidrogênio central, dependerá da massa que ela que
ela tiver. De maneira geral, as estrelas evoluem tanto mais rapidamente quanto
maior for a sua massa. As estrelas de massa menor que o Sol, levam muito tempo
para fazer isto, mais do que os 10 bilhões de anos, que é a idade da Galáxia.
Depois que a estrela consome todo o seu suprimento de
Hidrogênio central, ela deixa a sequência principal e começa a se mover, no diagrama
HR, em direção à região das estrelas gigantes vermelhas. A região
central agora é constituída quase que inteiramente de Hélio e não produz mais
energia alguma. No entanto a estrela continua irradiando energia pela sua
superfície. A maior parte desta energia está acumulada na região central, o caroço
da estrela. Ele perde energia, esfria-se e começa a se contrair,
A
VELHICE
A partir do momento que a estrela deixa a sequência
principal, é sinal que ela está entrando na sua “3a idade”. Ela tem, comparativamente,
pouco tempo de vida. Infelizmente, não lhe resta muito combustível nuclear.
Agora tudo que pode fazer é tentar queimar o Hélio que ainda lhe sobrou, e
proceder a fusão paulatina de todos os elementos, passo a passo, até o Níquel e
o Ferro.
GIGANTES
VERMELHAS E ANÃS BRANCAS
Vamos começar considerando as estrelas de massa menor que 2
massas solares. Elas terminam sua vida como anãs brancas. Durante sua fase
gigante vermelha, estas estrelas continuam a contrair o seu caroço central até
que a sua temperatura e densidade sejam suficientemente altas para iniciar a
queima do Hélio em Carbono.
ESTRELAS
DE NEUTRONS E BURACOS NEGROS
Uma estrela de neutrons tem um raio pouco maior que 10km e
densidade perto dos 1000 trilhões de gramas/cm3. Uma gotinha de matéria
neutrônica pesaria na Terra milhões de toneladas. Uma estrela de neutrons
possui campos magnéticos de 1012 graus - um trilhão de vezes mais intenso que o
campo magnético da Terra - e começa sua vida girando rapidamente, a centenas de
voltas por segundo. Ela é um pulsar.
Das
cinzas da estrela morta uma nova estrela nasce, uma estrela que envia através
do espaço uma mensagem pulsada que chega aos confins da Galáxia. Por milhões de
anos, pulsando cada vez mais lentamente, o pulsar irradia a sua energia
rotacional.
As estrelas de neutrons nunca têm massas maiores que 3
massas solares. Isto acontece porque a matéria neutrônica não é capaz de
suportar forças gravitacionais produzidas por massas maiores que este valor.
Por isso a implosão dos caroços centrais das estrelas de grande massa nem
sempre resultam em estrelas de neutrons. Se sua massa for maior que este valor
crítico, a implosão continua até produzir um buraco negro. Não iremos discutir
estes objetos tão intrigantes, apenas comentar que eles possuem campos gravitacionais
extremamente intensos. O espaço-tempo no seu entorno é completamente encurvado
e, embora a matéria possa ser atraída por ele, dele nunca poderá escapar.
síntese: Sotero Silva
