• Começa com um estrondo

O Sol não é uma estrela típica do Universo

• A maioria de nós já ouviu falar que entre todas as estrelas do Universo, o Sol é simplesmente típico: normal em todos os sentidos.
• Mas quando olhamos para as estrelas que realmente existem no Universo, descobrimos que o Sol é um caso atípico de muitas, muitas maneiras.
• Como o Sol realmente se compara à estrela 'média' ou 'típica' do Universo? As respostas podem surpreendê-lo.

Desde tempos imemoriais, nos perguntamos: “O Sol é apenas uma estrela típica?”

Desde o início até a extensão final antes de desaparecer, as estrelas semelhantes ao Sol crescerão de seu tamanho atual para o tamanho de um gigante vermelho (~ a órbita da Terra) até ~ 5 anos-luz de diâmetro, normalmente. As maiores nebulosas planetárias conhecidas podem atingir aproximadamente o dobro desse tamanho, até aproximadamente 10 anos-luz de diâmetro, mas nada disso significa necessariamente que o Sol seja uma estrela média típica.

Nos anos 1600, Christiaan Huygens estimou a distância até Sirius, assumindo que era uma estrela distante, parecida com o Sol.

Sirius A e B, uma estrela mais azul e brilhante que o nosso Sol e uma estrela anã branca, respectivamente, conforme observado pelo telescópio espacial Hubble. Sirius A é a estrela mais brilhante do céu, mas as primeiras estimativas de sua distância eram baixas, pois não levavam em conta o fato de que Sirius é aproximadamente 20 vezes mais intrinsecamente brilhante que o nosso Sol.

Seu resultado, 0,4 anos-luz, não leva em conta as diferenças estelares intrínsecas.

O (moderno) sistema de classificação espectral Morgan-Keenan, com a faixa de temperatura de cada classe estelar mostrada acima, em kelvin. A esmagadora maioria (80%) das estrelas hoje são estrelas da classe M, com apenas 1 em 800 sendo uma estrela da classe O ou classe B massiva o suficiente para uma supernova de colapso do núcleo. Nosso Sol é uma estrela da classe G, normal, mas mais brilhante do que quase 5% das estrelas. Apenas cerca de metade de todas as estrelas existem isoladamente; a outra metade está ligada a sistemas multiestrelas.

As estrelas vêm com uma variedade de propriedades: massa, cor, temperatura, ionização, metalicidade, idade, etc.

Esta parte da imagem do Hubble de Arp 143 mostra as novas estrelas (em azul) formadas como resultado da remoção de gás, aquecimento e choque no espaço entre os dois principais membros da galáxia. As estrelas se formaram em todo o Universo nos últimos 13,6 bilhões de anos, mas as que sobrevivem hoje não foram formadas uniformemente ou sob as mesmas condições ao longo de toda a história cósmica.

Embora o Sol não seja um outlier cósmico único, também não é exatamente típico.

Ao longo de 50 dias, com um total de mais de 2 milhões de segundos de tempo total de observação (o equivalente a 23 dias completos), o Hubble eXtreme Deep Field (XDF) foi construído a partir de uma parte da imagem anterior do Hubble Ultra Deep Field. Combinando a luz do ultravioleta à luz visível e até o limite do infravermelho próximo do Hubble, o XDF representou a visão mais profunda da humanidade sobre o cosmos: um recorde que permaneceu até ser quebrado pelo JWST. Na caixa vermelha, onde nenhuma galáxia é vista pelo Hubble, a pesquisa JADES do JWST revelou a galáxia mais distante até o momento: JADES-GS-z13-0. Extrapolando além do que vemos para o que sabemos e esperamos que exista, inferimos um total de aproximadamente 2 sextilhões de estrelas dentro do Universo observável.

Com cerca de dois sextilhões (~2 × 10 ^{vinte e um} ) dentro do Universo observável, como podemos comparar?

A taxa de formação de estrelas no Universo em função do desvio para o vermelho, que é em si uma função do tempo cósmico. A taxa geral (esquerda) é derivada de observações ultravioleta e infravermelha e é notavelmente consistente ao longo do tempo e do espaço. Observe que a formação de estrelas, hoje, é apenas uma pequena porcentagem do que era em seu pico, e que a esmagadora maioria das estrelas foi formada nos primeiros ~ 4-5 bilhões de anos de nossa história cósmica. Apenas aproximadamente 15% de todas as estrelas, no máximo, se formaram nos últimos 4,6 bilhões de anos.

A maioria das estrelas que existem hoje se formaram há muito tempo: aproximadamente 11 bilhões de anos atrás.

Este vislumbre das estrelas encontradas na região mais densa da Nebulosa de Orion, perto do coração do Aglomerado do Trapézio, mostra um vislumbre moderno dentro de uma região de formação estelar da Via Láctea. No entanto, as propriedades de formação de estrelas variam ao longo do tempo cósmico, de galáxia para galáxia, em diferentes raios do centro galáctico, etc. Todas essas propriedades e mais devem ser consideradas para comparar o Sol com a população total de estrelas dentro do Universo.

Nosso Sol, nascido há 4,6 bilhões de anos, é mais jovem que 85% de todas as estrelas.

As galáxias comparáveis ​​à atual Via Láctea são numerosas ao longo do tempo cósmico, tendo crescido em massa e com estrutura mais evoluída atualmente. As galáxias mais jovens são inerentemente menores, mais azuis, mais caóticas, mais ricas em gás e têm densidades mais baixas de elementos pesados ​​do que suas contrapartes modernas, e suas histórias de formação estelar evoluem com o tempo. A maioria das estrelas do Universo foi formada de forma desproporcional há muito tempo, e não há relativamente pouco tempo.

A maioria das estrelas são anãs vermelhas: frias, com pouca massa e com vida extremamente longa.

Esta imagem mostra o sistema estelar mais próximo da Terra: o sistema Alpha Centauri. A estrela brilhante à esquerda da imagem é Alpha Centauri A e Alpha Centauri B, que não podem ser decompostas em duas estrelas com a maioria dos telescópios modernos, enquanto Proxima Centauri é muito fraca e circulada em vermelho. Este é atualmente o sistema estelar mais próximo da Terra; Proxima Centauri é uma anã vermelha, como ~ 75-80% de todas as estrelas, mas é muito diferente de uma estrela menos comum como o Sol ou Alpha Centauri A.

Nosso Sol, uma estrela da classe G, é mais massivo que 95% das estrelas.

Esta visão do Hubble do aglomerado globular Terzan 5, a apenas 22.000 anos-luz de distância em nossa própria Via Láctea, revela seu núcleo brilhante e estrelas de uma ampla variedade de cores e massas. Por mais linda que seja esta imagem do Hubble de 2022, as estrelas mais brilhantes dentro dela são os maiores gigantes evoluídos e as estrelas sobreviventes de maior massa. A maioria das estrelas são fracas e de baixa massa, e quase não são visíveis em uma imagem como esta.

A maioria das estrelas é inferior à nossa em metalicidade: a fração de elementos pesados ​​presentes.

Este mapa codificado por cores mostra a abundância de elementos pesados ​​de mais de 6 milhões de estrelas na Via Láctea. Estrelas em vermelho, laranja e amarelo são ricas o suficiente em elementos pesados ​​para que tenham planetas; estrelas codificadas em verde e ciano raramente deveriam ter planetas, e estrelas codificadas em azul ou violeta não deveriam ter absolutamente nenhum planeta ao seu redor. Observe que o plano central do disco galáctico, estendendo-se até o núcleo galáctico, tem potencial para planetas rochosos habitáveis.

Nosso Sol tem maior enriquecimento do que ~93% de todas as estrelas.

Esses gráficos mostram a densidade estimada da taxa de formação estelar em função do desvio para o vermelho e da metalicidade das estrelas que se formam. Embora existam incertezas substanciais, pode-se concluir com segurança que algo entre apenas cerca de 3% e 20% de todas as estrelas têm um conteúdo de elemento pesado maior ou igual ao do nosso Sol, com a maioria das estimativas caindo entre apenas 4-10%.

Apenas metade de todas as estrelas são “singlets” como o nosso Sol; a outra metade existe dentro de sistemas multiestrelas.

Embora planetas tenham sido encontrados em sistemas trinários antes nos últimos anos, a maioria deles orbita perto de uma única estrela ou em órbitas intermediárias em torno de um binário central, com a terceira estrela muito mais distante. GW Orionis é o primeiro sistema candidato a ter um planeta orbitando todas as três estrelas ao mesmo tempo. Cerca de 35% de todas as estrelas estão em sistemas binários e outros 10% estão em sistemas trinários; apenas cerca de metade das estrelas são singletes como o nosso Sol.

Também não somos tipicamente luminosos.

Quando uma região de formação estelar se torna tão grande que se estende por uma galáxia inteira, essa galáxia se torna uma galáxia starburst. Aqui, Henize 2-10 é mostrada evoluindo em direção a esse estado, com estrelas jovens em muitos locais e berçários estelares ativos em vários locais em toda a galáxia. Se contássemos o número de estrelas dentro da galáxia e multiplicássemos esse número pela razão luz-massa do Sol, subestimaríamos o fluxo total em uma proporção de cerca de 3 para 1.

A razão geral entre luminosidade e massa das estrelas é três vezes maior que a nossa.

As anãs marrons, entre cerca de 0,013-0,080 massas solares, irão fundir deutério+deutério em hélio-3 ou trítio, permanecendo no mesmo tamanho aproximado de Júpiter, mas alcançando massas muito maiores. As anãs vermelhas são apenas um pouco maiores, mas mesmo a estrela parecida com o Sol mostrada aqui não é mostrada em escala aqui; teria cerca de 7 vezes o diâmetro de uma estrela de baixa massa.

Normal, aparentemente, abrange uma gama enorme.

Esta estrela Wolf-Rayet é conhecida como WR 31a, localizada a cerca de 30.000 anos-luz de distância na constelação de Carina. A nebulosa externa expeliu hidrogênio e hélio, enquanto a estrela central queima a mais de 100.000 K. Em um futuro relativamente próximo, esta estrela explodirá em uma supernova, enriquecendo o meio interestelar circundante com novos elementos pesados. Com exceção das estrelas de menor massa, as camadas externas ricas em hidrogênio das estrelas serão ejetadas de volta ao meio interestelar após o término da fusão nuclear no núcleo da estrela. Embora as estrelas Wolf-Rayet sejam raras, elas estão bem dentro da faixa “normal” para uma estrela.

Mostly Mute Monday conta uma história astronômica em imagens, visuais e não mais que 200 palavras. Fale menos; sorria mais .

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