As estrelas são os objetos astronômicos mais largamente reconhecidos, além de representarem os blocos de construção mais fundamentais das galáxias. A idade, a distribuição e a matéria-prima das estrelas contam a história da evolução das galáxias e do universo. Consequentemente, o estudo do surgimento, existência e morte das estrelas é central no campo da astronomia.
Do que são feitas as estrelas?
As estrelas nascem nas nuvens de poeira e espalhadas pela maioria das galáxias. Um exemplo familiar de nuvem de poeira é a Nebulosa de Órion. A turbulência profunda nessas nuvens dá origem a nós com massa suficiente para que o gás e a poeira possam começar a colapsar sob sua própria atração gravitacional. O material no centro da nuvem começa a esquentar. Conhecido como um protoestrela, é este núcleo quente no centro da nuvem em colapso que um dia se tornará uma estrela.
Modelos tridimensionais de formação estelar de computador preveem que as nuvens giratórias de gás e poeira em colapso podem se dividir em duas ou três bolhas; isso explicaria por que a maioria das estrelas da Via Láctea está emparelhada ou em grupos de várias estrelas.
À medida que a nuvem entra em colapso, um núcleo denso e quente se forma e começa a acumular poeira e gás. Nem todo esse material acaba como parte de uma estrela; a poeira restante pode se transformar em planetas, asteroides ou cometas ou pode permanecer como poeira.
Uma estrela do tamanho de nosso Sol requer cerca de 50 milhões de anos para se formar, desde o início do colapso até a idade adulta. Nosso Sol permanecerá nessa fase madura por aproximadamente 10 bilhões de anos.
Estrelas-anãs e estrelas hiper-gigantes
As estrelas são alimentadas pela fusão nuclear de hidrogênio para formar hélio nas profundezas de seus interiores. O fluxo de energia das regiões centrais da estrela fornece a pressão necessária para impedir que a estrela entre em colapso com seu próprio peso e a energia pela qual brilha.
As estrelas-anãs, também chamadas de estrelas da sequência principal, abrangem uma ampla gama de luminosidades e cores e podem ser classificadas de acordo com essas características. As menores estrelas, conhecidas como anãs vermelhas, podem conter até 10% da massa do Sol e emitir apenas 0,01% da energia, brilhando fracamente a temperaturas entre 3000-4000K. Apesar de sua natureza pequena, as anãs vermelhas são de longe as estrelas mais numerosas do Universo e têm uma vida útil de dezenas de bilhões de anos.
Por outro lado, as estrelas mais massivas, conhecidas como hiper-gigantes, podem ser 100 ou mais vezes mais massivas que o Sol e ter temperaturas de superfície superiores a 30.000 K.
Os hiper-gigantes emitem centenas de milhares de vezes mais energia que o Sol, mas têm vidas de apenas alguns milhões de anos. Embora se acredite que estrelas extremas como essas tenham sido comuns no Universo primitivo, hoje elas são extremamente raras.
Por quanto tempo vivem as estrelas?
Em geral, quanto maior uma estrela, menor sua vida. No entanto, com exceção das estrelas mais massivas, todas vivem bilhões de anos. Quando uma estrela funde todo o hidrogênio em seu núcleo, as reações nucleares cessam.
Privando da produção de energia necessária para apoiá-lo, o núcleo começa a entrar em colapso e se torna muito mais quente. O hidrogênio ainda está disponível fora do núcleo, portanto a fusão do hidrogênio continua em uma concha que circunda o núcleo. O núcleo cada vez mais quente também empurra as camadas externas da estrela para fora, fazendo com que elas se expandam e esfriem, transformando a estrela em um gigante vermelho.
Se a estrela é suficientemente massiva, o núcleo em colapso pode ficar quente o suficiente para suportar reações nucleares que consomem hélio e produzem uma variedade de elementos mais pesados até o ferro. Contudo, essas reações oferecem apenas uma suspensão temporária. Gradualmente, os incêndios nucleares internos da estrela se tornam cada vez mais instáveis, por vezes queimando furiosamente, outras vezes morrendo. Essas variações fazem a estrela pulsar e soltar suas camadas externas, envolvendo-se em um casulo de gás e poeira. O que acontece a seguir depende do tamanho do núcleo.
Estrelas médias se tornam anãs brancas
Para estrelas médias, como o Sol, o processo de ejeção de suas camadas externas continua até o núcleo ser exposto. Essa cinza estelar morta, mas ainda extremamente quente, é chamada de Anã Branca.
As anãs brancas, que são aproximadamente do tamanho da Terra, apesar de conterem a massa de uma estrela, antes intrigavam os astrônomos: por que não entravam em colapso? Que força apoia a massa do núcleo?
A mecânica quântica forneceu a explicação. A pressão dos elétrons em movimento rápido impede que essas estrelas entrem em colapso. Quanto mais maciço o núcleo, mais densa é a anã branca que se forma.
Contudo, anãs brancas também podem se tornar supernovas. Se uma anã branca se formar em um sistema estelar binário ou múltiplo, a gravidade de uma estrela pode arrastar a matéria – principalmente hidrogênio – das camadas externas da outra para si mesma. Quando acumula hidrogênio suficiente na superfície, ocorre uma explosão de fusão nuclear, fazendo com que a anã branca se ilumine substancialmente e expulse o material restante. Dentro de alguns dias, o brilho diminui e o ciclo recomeça. Às vezes, anãs brancas particularmente maciças podem acumular tanta massa ao ponto de colapsam e explodirem completamente, tornando-se o que é conhecido como supernova. Como liberam uma grande quantidade de energia, as supernovas podem deixar buracos negros para trás ou ainda estrelas de nêutrons.
Dos restos, surgem novas estrelas
A poeira e os detritos deixados pelas novas e supernovas acabam se misturando com o gás interestelar e a poeira circundantes, enriquecendo-a com os elementos pesados e compostos químicos produzidos durante a morte estelar. Eventualmente, esses materiais são reciclados, fornecendo os alicerces para uma nova geração de estrelas e sistemas planetários que os acompanham.
