Vida e Morte das Estrelas

A astronomia é a ciência que estuda corpos celestes e fenômenos que se originam fora da atmosfera da Terra. Sendo assim, ela nos ajuda a entender o nosso Universo que é palco de acontecimentos surpreendentes. Dentre esses acontecimentos estão o nascimento, a vida e morte das Estrelas. Mas antes de entendê-los é essencial que uma pergunta seja respondida:

O que são Estrelas?

Cada estrela que vemos brilhando no céu noturno é uma grande esfera luminosa de gás superaquecido que possui luz própria e gera a sua própria energia. Você pode estar se perguntando: de onde vem toda essa energia?

 Ela se origina da reação de fusão nuclear de hidrogênio em hélio, e, posteriormente, em elementos mais pesados. 

Além disso, essa fusão garante a forma e a vida da estrela, pois ela será responsável pela pressão interna que vai equilibrar a força da sua própria gravidade que quer esmaga-lá. Nós conhecemos essa equiparação de forças como Equilíbrio Hidrostático. 

Cada estrela tem uma história para contar, um nascimento traumático e uma vida no limite. O mais engraçado disso tudo é que a mesma gravidade que quer esmagá-la também é responsável direta pela sua criação. Assim, responderemos outra pergunta: 

Como as Estrelas Nascem?

Antes de falar do nascimento em si, precisamos conhecer a força gravitacional, essa força que nos conecta aqui à Terra, que nos mantém no planeta. Ela é umas das forças mais importantes da astronomia, pois une elementos para criar os componentes do nosso universo. Quando a gravidade age unindo massa uma das coisas mais básicas que ela produz são as estrelas. 

Tudo começa nos pilares da criação que são nuvens enorme de poeira e gás que formam as tão conhecidas nebulosas. Dessa forma,  aglomerados desse gás e poeira se fundem lentamente em nuvens menores ao longo de milhões de anos, reunidos pela força gravitacional. Cada nuvem pode produzir de algumas dezenas a milhares de estrelas. Dessa forma, para criar uma estrela como o nosso sol que tem 1,3 milhão de km de diâmetro é preciso de um aglomerado de gás e poeira 100 vezes maior que o nosso sistema solar. 

Além disso, esse objeto astronômico abriga a espetacular região dos Pilares da Criação, onde as novas estrelas são geralmente formadas 5.700 anos-luz da Terra. Esta foto foi feita graças aos dados coletados pelo observatório Chandra de raios-X da NASA e pelo telescópio espacial Hubble: Messier 16 (The Eagle Nebula).

Passo a Passo do Nascimento das Estrelas

1ª Etapa

Após a divisão das nuvens maiores em menores, é notado um aumento da temperatura devido à maior proximidade da matéria. Antes, essa temperatura era centenas de graus celsius abaixo de zero e aos poucos vai aumentando cada vez mais. 

2ª Etapa

Após algumas centenas de milhares de anos, a nuvem se torna um disco achatado. Sendo assim, a gravidade transforma o centro do disco em uma esfera onde a temperatura chega a um milhão de graus celsius. Esse sistema luminoso agora é chamado de protoestrela.  

3ª Etapa

10 milhões de anos depois, o núcleo ardente de hidrogênio da jovem estrela ultrapassa 10 milhões de grau celsius. Por conta disso, algo incrível acontece: o núcleo se torna tão quente que suporta uma fusão termonuclear. Isso significa que os átomos de hidrogênio se movem rápido o suficiente para se fundirem, formando um átomo de hélio.

4ª Etapa

A reação de fusão produz a energia necessária para alimentar a estrela ao longo de sua vida, fornecendo uma fonte constante de luz e calor. 

5ª Etapa

Devido a essa reação, ela consegue ganhar a sua forma esférica por proporcionar o chamado equilíbrio hidrostático, isto é, a intensidade da pressão de dentro para fora se iguala a intensidade da gravidade que tenta implodi-la. Então, a estrela pode queimar feliz até que algo mude. Nesse momento, de fato a estrela nasceu e ela entra na fase que chamamos de sequência principal onde ela passará a maior parte da sua vida. 

Classe Espectral

Após seu nascimento, a vida delas é uma batalha constante, uma guerra contra a gravidade. É importante salientar que  as estrelas na sequência principal não são todas iguais. Algumas são menores e mais frias que o nosso sol, outras são muito maiores e mais quentes. Para entender essas diferenças existem algumas classificações, como a da classe espectral. 

 Essa classificação é feita em função de suas propriedades, como cor, temperatura superficial e características espectrais. 

Essa classificação utiliza o diagrama H-R, um gráfico que relaciona os parâmetros ligados a luminosidade e cor, para as diferentes categorias de estrelas.

De forma simplificada, a intensidade do calor é relacionada a cor da luz que é emitida. No caso do sol a luz emitida é principalmente amarela. Se o sol fosse muito mais quente, os comprimentos de onda predominantes seriam azuis ou mesmo ultravioleta, já as mais frias emitem luzes vermelhas. 

Anãs Vermelhas

Estrelas pequenas e frias como a Centauri, a estrela mais próxima do sol, são conhecidas como ” anãs vermelhas“. Estas são o tipo mais comum de estrela do universo, podendo ter apenas 1/10 da massa do Sol. 

Quando olhamos para o céu noturno não vemos as anãs vermelhas pois elas não brilham muito, só vemos as estrelas mais raras e brilhantes que estão muito distantes. 

Estrelas Azuis

No extremo oposto estão as grandes estrelas azuis, com temperatura média de 25 mil graus celsius na superfície, elas podem ter uma massa 20 mil vezes a do Sol e podem ser 10 mil vezes mais luminosas.

A gigante azul mais conhecida é a Rigel, situada na constelação de Órion, sendo uma das estrelas mais brilhantes do céu noturno. Estima-se que ela está a 800 anos-luz da Terra e que possui a massa de 20 sóis.

A Massa de Uma Estrela

Ademais, outro fator muito determinante na vida e morte das estrelas é a massa. As mais massivas vivem vidas mais curtas do que as que têm menos massa, pois as com mais massa queimam mais rapidamente seus combustíveis do que as estrelas com menos massa. Quanto mais massa a estrela tiver maior é a temperatura, a pressão e a taxa de fusão e ela queimará muito mais rápido. Assim, você deve estar se fazendo mais uma pergunta: 

Como as Estrelas Morrem? 

A vida de estrelas na sequência principal não é eterna. Ela dura enquanto houver combustível para queimar. Se o combustível acabar, a fusão para e a gravidade vence. A gravidade nunca desiste, enquanto o combustível, claro, pode acabar após um tempo. Vale lembrar que o tamanho de uma estrela não influencia apenas seu tempo de vida, mas também determina como ela vai morrer. Assim, para falar dos tipos de morte dividimos elas em categorias relacionadas a sua massa. 

Categorias das Estrelas Quanto a Massa

1ª Categoria: massa < 0,08 massa solar

Devido a pouca quantidade de massa, a pressão gravitacional não é suficiente para que, ao longo da redução da proto-estrela, comece a existir reações de fusão nuclear no seu interior. Assim, a “estrela” nunca ganha vida. Esse corpo será um corpo escuro, às vezes chamado de Anã Castanha. Esta só consegue emitir radiação infravermelha, que tem origem da perda de energia potencial durante a contração. Esses corpos podem, no caso de girarem em torno de uma estrela, passarem a ser chamados de planetas. 

2ª Categoria: 0,08 < massa < 4 massas solares

Conforme o hidrogênio no centro vai acabando, as reações de fusão vão acontecendo cada vez mais na parte periférica. Isso vai ocasionar um aumento da temperatura na periferia e consequentemente uma expansão brusca, transformando a estrela em uma Gigante Vermelha. 

Depois disso, as pressões gravitacionais ficam maiores do que as pressões térmicas, como resultado, a estrela começa contrair. Essas contrações são maiores no centro devido a maior quantidade de massa e assim começa a ser formada a famosa Nebulosa Planetária (uma estrelinha central circundada por uma nuvem gasosa).

Como o hidrogênio acabou ela tenta novas formas de lutar contra a gravidade, porém ela não tem massa suficiente para que as condições adequadas para novas fusões sejam alcançadas. Sem reações nucleares para gerar pressão externa a gravidade começa a prevalecer e a estrela começa a entrar em colapso. 

Anã Branca

A estrela em contração encontra salvação em um lugar inesperado: nos elétrons. Os elétrons não gostam de ser comprimidos, eles ficam muito próximos e não gostam disso. Se compactar os elétrons com força suficiente, a pressão criada é capaz de manter a estrela contra a gravidade. Assim, é formado um objeto conhecido como anã branca. Ela funciona como uma estrela aposentada, que continuará a brilhar durante bilhões de anos enquanto irradia uma vida inteira de energia. 

3ª Categoria: 4 < massa < 8 massas solares

Elas têm um começo da morte muito parecido com a anterior. Porém invés de originar uma Gigante vermelha, originará uma Supergigante Vermelha. Após isso, contrações diferenciadas ocorrem e elas se tornam uma Nebulosa Planetária. Mas aqui, as semelhanças acabam. 

Como sua massa é muito grande, durante essa contração, a pressão e a temperatura no seu centro atingem valores suficientes para que se iniciem as reações de fusão nuclear, as quais transformam o Hélio em Carbono, originando então uma nova fonte de energia.

 Esse combustível garantirá que a estrela fique em equilíbrio durante algum tempo. Quanto maior a massa, mais pesados serão os elementos que resultarão. Após essa fase elas podem ter dois finais:

Supernovas

Para algumas estrelas, a geração de energia pode ser tão intensa que a camada que circunda o núcleo não consegue transportar eficientemente a energia gerada para fora do núcleo. A temperatura e a pressão, no seu interior, crescem assustadoramente, até que a pressão gravitacional não mais consegue suportar a pressão térmica, e a estrela explode, ejetando uma grande quantidade de matéria e luz: Supernova!

Estrela de nêutrons

Ferro é o elemento mais pesado que pode ser sintetizado no interior de uma estrela. Então, quando o processo de transporte de energia é eficiente outras fusões ocorrem, até que chegue um ponto que não seja mais viável e a gravidade volta a agir. A Pressão gravitacional pode ser tão grande a ponto de fundir os elétrons com os prótons formando nêutrons. Esse nêutrons não gostam de ficar juntos assim geram uma pressão contrária à gravidade, formando um objeto conhecido como Estrela de Nêutrons. 

4ª Categoria: massa > 8 massas solares

Algumas estrelas são tão massivas, 25 ou 40 vezes a massa do sol que nem a estrela de nêutrons aguenta o peso do seu próprio colapso. Logo, a gravidade a esmaga ainda mais, transformando-a em um objeto de densidade infinita que gera um fascínio igualmente infinito: Um buraco negro. De certa forma, um buraco negro representa a morte de uma estrela.

Um buraco negro é basicamente a vitória da gravidade sobre a massa, é o colapso total de uma estrela muito grande. Esse colapso cria uma região do espaço onde a matéria é comprimida em uma densidade tão alta, que seu campo gravitacional é inevitável.

Morte que gera Vida 

Os cientistas acreditam que as supernovas signifiquem muito mais para o universo do que espetáculos de luzes espetaculares. Elas, na verdade, são a fonte dos elementos pesados que compõem tudo ao nosso redor. 

Um exemplo disso é o ferro que vemos em todo lugar. Ele veio de estrelas que explodiram. Além disso, até os elementos mais pesados que o ferro foram feitos, direto ou indiretamente por explosões de estrelas, e esses elementos foram ejetados no cosmos após esse fenômeno monstruoso.

Quando o conteúdo dessas explosões se espalhou pelo universo, ele se tornou a matéria-prima dos planetas, luas, novas estrelas e coisas ainda mais extraordinárias. Como diria o astrofísico Carl Sagan:

“O nitrogênio em nosso DNA, o cálcio em nossos dentes, o ferro em nosso sangue, o carbono encontrado em nossas tortas de maçã, foram feitos no interior de estrelas em colapso. Somos feitos de estrelas.”

Carl Sagan

Ainda há muito a ser descoberto

A vida e morte das estrelas são eventos extremamente curiosos que ocorrem no nosso Universo. Essa curiosidade traz consigo muita beleza que desperta muitas perguntas ainda não respondidas. Sendo assim, no intuito de não apenas responder algumas dessas perguntas mas também fomentar a Astronomia e Astronáutica no Brasil, A AEROJR. criou o Curso Gravidade. Um projeto lindo que instiga a vontade de conhecer não só o Universo, mas estimular, de maneira geral, o interesse pela ciência. Para conhecer mais do nosso curso é só acessar o nosso instagram @GravidadeAerojr ou entrar em contato conosco. Vem conosco descobrir o infinito !

Autora: Nathalia Ventura