Retrocesso quinta-feira: as vidas e mortes de estrelas semelhantes ao sol

Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA/ESA/STScI, Telescópio Espacial Spitzer, das Montanhas da Criação.
Desde como nascem até como vivem até o fim de seu ciclo de vida, essa história é comum a todos eles.
Só o homem nasce chorando, vive reclamando e morre decepcionado.
– Samuel Johnson
Mas as estrelas, ao contrário dos humanos, nascem brilhando, com centenas (no mínimo) de irmãos e irmãs, brilham cada vez mais ao longo de suas vidas e morrem de maneira espetacular. Até onde podemos dizer, aqui está a história passada, presente e futura de todas as estrelas semelhantes ao Sol em nossa galáxia.

Crédito da imagem: Jerry Lodriguss de http://www.astropix.com/ , ou Bok Glóbulo Barnard 175.
Em algum ponto no passado distante, cada estrela em nossa galáxia não era mais do que uma nuvem molecular de gás, com a gravidade tentando contrair a nuvem em um ponto, como sempre faz.
Mas a gravidade normalmente não consegue fazer isso sozinha; a nuvem precisa ser frio suficiente e a pressão interna precisa ser baixa o suficiente para encolher. Simplesmente esperar por tempo suficiente fará isso, se você esperar que a temperatura interna e a pressão caiam. Mas esse é um processo que pode levar milhões ou até bilhões de anos! A menos que você seja um dos muito primeiros a se formar no Universo - quando não há outra opção - ajuda a receber um empurrão .

Crédito da imagem: Bernhard Hubl de http://astrophoton.com/ , da nuvem molecular IC 443.
Em nossa galáxia turbulenta, uma supernova próxima — desencadeado por gerações anteriores de estrelas — pode ser apenas o necessário para persuadir um nuvem molecular em colapso .
Quando esse colapso começar, você inevitavelmente obterá 1 região que começa a acumular mais massa do que as outras regiões ao seu redor. Devido ao fato de que a gravitação é um processo descontrolado, aquela região inicialmente mais massiva começará a atrair progressivamente mais e mais massa em um volume cada vez menor. Eventualmente, você começará a ter um crescimento gravitacional descontrolado, pois começa a atrair preferencialmente toda a matéria em sua vizinhança. Mas a nuvem ainda estará escura e ainda não será visível aos seus olhos.
Mas você posso ver algo, se você olhar além das limitações de seus olhos.

Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/N. Evans (Univ. do Texas em Austin)/DSS; Telescópio Espacial Spitzer.
Dentro dessas nuvens moleculares escuras onde gás e poeira estão entrando em colapso, as pressões e temperaturas estão subindo mais rápido do que podem irradiar esse calor. Enquanto as camadas externas de gás e poeira continuam a bloquear o visível luz, a luz infravermelha proveniente das estrelas formadas no interior pode passar diretamente. Graças aos telescópios espaciais infravermelhos (como Spitzer ), podemos ver os aglomerados de estrelas recém-formados que ainda estão nos primeiros estágios da infância, como mostrado em amarelo (com o halo vermelho) acima.
A questão é que essas nuvens moleculares são distante maior do que apenas uma única massa solar.

Crédito da imagem: NASA, ESA e Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration.
Em vez disso, essas nuvens variam de muitos milhares a centenas de milhares de massas solares. Talvez 10% da massa inicial de cada nuvem se contraia para formar estrelas, e então a radiação da mais quente dessas estrelas recém-formadas explode a nuvem restante no meio interestelar.
Isso pode ser o fim disso especial explosão de formação estelar, mas o meio interestelar está cheio de segundas (e terceiras, e quartas e assim por diante) chances. Os átomos e moléculas do meio interestelar um dia encontrarão novas moléculas para se unirem, formarão uma nova nuvem molecular e começarão novamente a contração gravitacional. Mas a alta massa que essas nuvens exigem antes de começarem a entrar em colapso significa que existem literalmente muitas centenas até centenas de milhares de estrelas em um novo aglomerado de estrelas.

Crédito da imagem: Rogelio Bernal Andreo (Deep Sky Colors), de Messier 45.
Nosso Sol se formou em um aglomerado estelar muito parecido com este – as Plêiades – cerca de 4,5 bilhões de anos atrás. As estrelas mais brilhantes e azuis são as mais massivas e morrerão muito rapidamente para serem parecidas com o nosso Sol. As estrelas semelhantes ao Sol têm vida mais longa e, em geral, sobreviverão até mesmo ao aglomerado em que nasceram.
Como é isso?
Com o tempo, passagens gravitacionais entre este aglomerado de estrelas e outros objetos na galáxia, bem como passagens próximas entre as estrelas individuais, farão com que o próprio aglomerado se dissocie ao longo do tempo, com estrelas individuais sendo arremessadas pelo espaço. (Abra seus óculos vermelho-verde para obter uma visão 3D incrível do que está acontecendo com as Hyades, nosso aglomerado estelar mais próximo. As Hyades são as que se movem rapidamente, da direita para a esquerda, não as mais compactas que se movem para baixo !)

Crédito da imagem: Alexander Gay.
A maioria dos aglomerados de estrelas se dissocia nas primeiras centenas de milhões de anos após o nascimento, enquanto as estrelas semelhantes ao Sol normalmente vivem muito mais, com vidas na casa dos bilhões ou mesmo trilhões de anos, dependendo de sua massa.
Durante a maior parte de sua vida, estrelas semelhantes ao Sol queimam em uma taxa relativamente uniforme, transformando hidrogênio em hélio em um ritmo muito uniforme. A única variação é que, à medida que uma estrela queima seu combustível, a região do núcleo interior em que a fusão pode ocorrer fica levemente maior, o que significa que ao longo de toda a sua vida, ele eventualmente e muito gradualmente fica mais quente e mais luminoso.

Crédito da imagem: usuário do wikimedia commons Oliverbeatson.
Eventualmente, ele terá queimado tanto combustível no núcleo - e o faz mais rápido do que o novo combustível pode cair das camadas mais externas - que o núcleo ficar sem hidrogênio , para que a fusão ocorra apenas em um shell ao redor do núcleo. Isso faz com que a estrela se torne significativamente mais luminosa, resultando em nossa estrela (e outras estrelas semelhantes ao Sol) se tornando uma estrela subgigante .

Crédito da imagem: Greg Parker e Noel Carboni.
Procyon (acima), a 7ª estrela mais brilhante do céu, é uma estrela subgigante, uma fase de evolução estelar que dura algumas centenas de milhões de anos, a caminho da estrela se tornar uma verdadeira gigante vermelho , quando começa a fundir elementos mais pesados (como hélio em carbono, oxigênio e possivelmente mais) em seu núcleo!

Crédito da imagem: Daniel Huber, Universidade de Sydney.
Nesse ponto, a estrela se torna muitas, muitas vezes maior que seu tamanho original, tão grande que o Sol provavelmente envolverá Mercúrio, Vênus e possivelmente (mas provavelmente não) Terra quando isso acontece.
Eventualmente, todo o material que pode ser fundido no núcleo da estrela será usado, enquanto as camadas externas de hidrogênio e hélio serão expelidas. Isso acontece lentamente e em pulsos no início, criando uma nebulosa protoplanetária (ou pré-planetária),

Crédito da imagem: NASA e The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); Agradecimentos: W. Sparks (STScI) e R. Sahai (JPL).
seguido por uma nebulosa planetária completa, onde talvez 50% da massa original da estrela (e 97% disso será hidrogênio puro e não queimado) é devolvido ao meio interestelar,

Crédito da imagem: NASA, ESA e a equipe Hubble SM4 ERO.
e uma estrela anã branca, um núcleo degenerado de carbono, oxigênio e, em algumas estrelas, enxofre, silício e até ferro, será deixado para trás. Embora possa ter 50% da massa da estrela original, é milhares de vezes mais fraca e mais de cem vezes menor em diâmetro.

Crédito da imagem: NASA e ESA; uma ilustração de Sirius A e B por: G. Bacon (STScI).
Levará muitos trilhões de anos para essa anã branca eventualmente irradiar seu calor e esfriar para se tornar uma anã negra, e esse é o destino final de todas as estrelas semelhantes ao Sol.
Mas lembre-se de que todas as estrelas que se formaram representavam apenas 10% da massa das nuvens moleculares iniciais que as deram origem, e então metade dessas massas estelares foram devolvidas novamente ao meio interestelar. Dado que 95% de toda a massa que inicialmente formou essas estrelas acabou retornando ao meio interestelar como combustível queimável , ainda teremos estrelas iluminando nosso céu noturno por trilhões e trilhões de anos, e os átomos do nosso Sistema Solar farão parte de inúmeras gerações futuras deles.
E essa é a história das vidas e mortes de estrelas parecidas com o Sol!
Uma versão mais antiga deste post apareceu originalmente no antigo blog Starts With A Bang em Scienceblogs. Tem um comentário? Cabeça lá para o nosso fórum !
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