Estrelas: Como funcionam? Como surgem? Como morrem?

Quando você olha para o céu a noite pode-se ver incontáveis estrelas. Mas elas não são nem uma pequena parte do número real que exite em todo o universo.
E o Sol, você o considera importante? Pois ele é extremamente importante para todos os planetas e para a vida. O Sol também é uma estrela, e pode ser vista de dia porque é a estrela mais próxima da Terra. De dia não vemos outras estrelas porque o próprio Sol as ofusca.

Mas você sabe como as estrelas funcionam? Como elas se mantem acesas? E sabia que elas possuem um prazo de validade?

As estrelas são as grandes "criadoras" do universo. Elas são feitas com elementos gerados no Big Bang, e depois elas próprias geram os demais.
A formação das estrelas começa em grandes nuvens de poeira e gás chamadas de nebulosas, que são cheias de elementos (Hidrogênio predomina, cerca de 25% de Hélio, e menos de 2% de outros elementos). A gravidade junta todos os átomos e gases, formando as estrelas. Quando elas se formam, inicia sua vida.

O que as estrelas fazem basicamente é a fusão nuclear. Esse processo ocorre através de um sistema chamado cadeia próton-próton. É a fusão nuclear que mantém as estrelas acesas e vivas. Vou explicar como funciona:

Primeiro, deve-se entender que é praticamente impossível juntar dois átomos a ponto deles se misturarem. Essa regra só é quebrada em temperaturas extremamente altas. Por isso a fusão ocorre no núcleo das estrelas. Para se ter um exemplo, o núcleo do Sol possui uma temperatura de aproximadamente 15700000 K.
Com a repulsão natural vencida, é hora do processo:

Primeiro passo:
O Hidrogênio possui em seu núcleo apenas um próton (¹H). Então dois átomos de hidrogênio se aproximam pela energia da alta temperatura e são forçados a se fundir. Um desses prótons se transforma em nêutron, liberando um pósitron e um neutrino.
Então temos um átomo de deutério, isótopo do hidrogênio, com núcleo composto por um próton e um nêutron (²H).

Tudo isso demora muito tempo, milhares de anos. E se não fosse por essa demora, as estrelas nasceriam e morreriam em questão de anos (ou seja, o Sol teria morrido antes mesmo de surgir vida na Terra). Ainda bem que demora!

Segundo passo:
Continuando. Esse átomo de Deutério se junta com outro próton solitário. Porém esse átomo já ficou grande demais pra gerar outro hidrogênio, pois sua massa nuclear mudou. Agora ele é um átomo de Hélio. Mais precisamente o átomo ³He (dois prótons e um nêutron). Essa fusão libera raios gama. 

Terceiro passo:
Pois bem, daqui pra frente o processo se divide em três tipos: pp1, pp2 e pp3. Mas ver tudo assim de uma vez pode confundir, então vou falar apenas do pp1, que é o modo abundante e que o Sol utiliza.

No modo pp1. o átomo de Hélio-3 (³He) também é forçado pela alta temperatura e se juntar com outro átomo Hélio-3, vindo de outra reação semelhante a essa. Esses dois átomos He³ se fundem e se transformam em Hélio-4 e dois prótons saem voando. Esses dois prótons vão participar agora de outras reações. 

Veja abaixo uma imagem que eu montei com o esquema da fusão. Se eu a dividisse em seus três passos ficaria confuso, então me desculpem por terem que voltar e ficar lendo pra depois ver a imagem, mas aí está:

Abra em outra guia para ver melhor

E então temos uma estrela funcionando. Agora o que ela tem a fazer é brilhar!
Mas e quando todo o hidrogênio se transformar em hélio? Você saberá daqui a pouco.

A Vida de uma Estrela:

Toda estrela possui seu destino traçado assim que se forma. A duração da sua vida depende da quantidade de gás e elementos que ela possuir.

Protoestrela:

É o início de tudo, quando a nuvem da nebulosa se comprime com seus elementos. Após a formação o centro deste novo sistema começa a se aquecer e a pressão aumenta. Surge então o núcleo. Então suas camadas externas começam a ser enviadas para o núcleo, numa forma de mantê-lo. Se essas camadas externas se acabarem, então a protoestrela morre sem nem chegar a ser uma estrela.

Anã Marrom:

Uma anã marrom é uma estrela maior que um planeta, porém pequena demais para alimentar seu núcleo. Sem poder alimentar o núcleo, este nunca vai atingir a temperatura necessária para a fusão nuclear do hidrogênio. Assim é uma anã marrom: boa demais pra ser uma protoestrela, porém sem qualidade para ser uma estrela.

Representação artística de uma Anã Marrom

Anã Vermelha:

Quando uma protoestrela atinge uma massa aceitável, ela se torna uma estrela. Sua temperatura interna é elevada e permite a fusão do hidrogênio. Porém se esta estrela for "pequena" (lembre-se, ela só é grande o suficiente para ser estrela), com massa de aproximadamente o equivalente a 40% da massa do Sol, ela tem um fim diferente. Quando seu hidrogênio acaba, a fusão é interrompida. Ela não tem massa suficiente para forçar seu núcleo a queimar o hélio que restou da fusão. Então elas simplesmente vão morrendo aos poucos. Porém sua morte dura trilhões de anos! Isso mesmo, muito mais do que o tempo que o universo tem de existência.

Representação artística de uma Anã Vermelha

Gigante Vermelha:

Esta é a opção que ocorre com estrelas de tamanho médio, que possuem entre metade ou dezenas de vezes a massa do Sol. Quando seu hidrogênio acaba, o núcleo (repleto de hélio) fica inerte e começa a se contrair. Então a camada superior ao núcleo se aquece mais e ela começa a fundir hidrogênio. Isso faz a estrela expandir de tamanho e se torna mil vezes mais brilhante.

Astrônomos de todo o mundo calculam que em aproximadamente 5 bilhões de anos o Sol vai se tornar uma Gigante Vermelha, engolindo vários planetas (vou falar disso muito mais tarde aqui no blog).

Supergigantes:

Quando uma estrela possui um tamanho extremamente grande, milhares de vezes a massa do Sol. Quanto maior o tamanho da estrela, mais rápida é a sua morte. Por isso a morte das Supergigantes é muito rápida, já que quando seu hidrogênio acaba, ela tem temperatura e pressão suficiente para começar a queimar o hélio.

Foto do telescópio Hubble da supergigante Betelgeuse

Anã Branca:

É a morte "passiva" de uma estrela. Acontece com estrelas do tipo anã vermelha ou gigante vermelha. Quando elas atingem seu ponto crítico elas expelem todo o hidrogênio e hélio que possuem, deixando para trás carbono e oxigênio. É o fim.

Representação artística de uma Anã Branca

Anã Negra:

É uma anã branca que esfriou tanto ao ponto de não brilhar mais. É apenas uma hipótese, já que, pela idade do universo, nenhuma anã branca teria tempo suficiente para virar uma anã negra.

Representação artística de uma Anã Negra

Supernova:

Quando a estrela tem muita massa (supergigantes) elas terminam em uma supernova. São estrelas persistentes: elas fundem o hidrogênio, depois o hélio, e continuam seu trabalho sem parar, tentando obter energia de qualquer elemento que surgir. Ela gera carbono, oxigênio, neônio, magnésio, silício e ferro. Mas quando atinge o ferro ela se dá mal. O ferro não consegue gerar energia (o núcleo da Terra tem ferro, por isso não libera energia). Então a estrela entra em colapso, fica "maluca" com o caos em si mesma, e então explode. E não é uma simples explosão, a supernova atinge o brilho bilhões de vezes maior que o do Sol, e joga destroços por todo o espaço. Geralmente esses destroços afetam nebulosas, formando protoestrelas (ou seja, a morte de uma estrela ajuda no surgimento de outra).

Supernova de Kepler

Estrela de Nêutrons:

Quando uma estrela atinge a Supernova ela explode, porém deixa um pequeno resto. Esse resto é chamado de Estrela de Nêutrons. Durante a explosão a gravidade se torna imensa, tão forte que empurra os elétrons para o núcleo de seus átomos. O que sobra da supernova, a estrela de nêutrons, é muito pequena, com um raio medido na escala de quilômetros.

Buraco Negro:

Quando uma estrela de nêutrons atinge um centro gravitacional extremamente grande, bilhões de vezes maior que o da Terra, ela se torna um buraco negro. Há muitos mistérios sobre buracos negros, já que eles são difíceis de serem estudados. Isso porque eles possuem uma força gravitacional tão grande que puxa e "engole" tudo, de planetas a estrelas. Segundo a Teoria da Relatividade, a gravidade é tanta que nada, nem a luz, pode escapar, daí o nome "buraco negro".

Representação artística de um buraco negro

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _

E então, gostaram? Se ficou alguma dúvida podem perguntar aqui embaixo, nos comentários!

Até a próxima postagem!