8 - Somos todos feitos de poeira das estrelas Flashcards
(17 cards)
“Uma estrela é um objeto com luz própria”. V ou F
V - Uma estrela é um objeto com luz própria que gera a sua energia através de reações nucleares internas
Como é que as estrelas se mantém estáveis?
As estrelas são compostas por plasma muito quente (um gás onde os eletrões e núcleos dos
átomos estão em grande parte separados) mantido em coesão pela sua própria gravidade.
Por outro lado, a continua libertação de energia de uma estrela é sustentada por reações nucleares que ocorrem no seu centro, que fundem inicialmente hidrogénio em hélio, através da cadeia protão-protão (e, nas estrelas mais massivas através do ciclo carbono-azoto-oxigénio), antes de começarem a fusão de elementos mais pesados.
As estrelas mantêm-se estáveis devido à pressão exercida pela energia que se liberta durante os processos centrais de fusão, a qual se opõe à tendência da estrela para colapsar sob o efeito da sua própria gravidade. Assim, quando a força gravitacional que atrai a estrela para o centro é equilibrada com a força de pressão que empurra para fora, a estrela mantém-se estável e diz-se que há equilíbrio hidrostático.
Deste modo, se a força de pressão e a força da gravidade não forem equivalentes, a estrela sofrerá mudanças radicais em sua estrutura.
Explica a formação de uma estrela.
As estrelas formam-se a partir de
enormes nuvens de poeira e gás.
Quando se dá o colapso gravitacional destas nuvens moleculares, frias e gigantes, estas fragmentam-se em núcleos cujas regiões centrais se tornam cada vez mais densas e quentes.
Quando se ultrapassam valores críticos de temperatura e pressão, a fusão nuclear inicia-se, e nasce
uma estrela.
É de notar que esta estrela jovem encontra-se inicialmente rodeada por um disco protoplanetário de poeira e gás e, no decurso de milhões de anos, este disco diferencia-se em planetas e corpos mais pequenos.
(Ver figura 11)
Qual é a maior estrela conhecida atualmente?
A supergigante VY Canis Majoris, com cerca de 1400 vezes o diâmetro do Sol. (Se fosse colocada no centro do Sistema Solar, a super cie de VY Canis Majoris estender-se-ia para além da órbita de Júpiter)
Qual é a estrela mais próxima da Terra, a seguir ao Sol? Esta é maior ou menor que o Sol?
A estrela mais próxima é a Proxima Centauri. Esta é muito menor que o Sol, uma vez que é uma anã vermelha com um diâmetro de cerca de 200 000 km, apenas 16 vezes o diâmetro da Terra (enquanto o Sol tem um diâmetro de cerca de 1,4 milhões de km, pelo que poderíamos agrupar cerca de 1,3 milhões de Terras dentro dele).
Explica a afirmação “o Sol é uma estrela dinâmica”.
Podemos dizer que o Sol é uma estrela dinâmica pois, apesar de parecer uniforme, a sua superficie pode estar salpicada de manchas escuras, que são regiões de forte campo magnético e parecendo escuras porque estão menos quentes do que o material circundante.
A cada 11 anos, o Sol varia ciclicamente entre a produção de muitas e poucas manchas.
Para além disso, às vezes, o campo magnético do Sol fica torcido, acumula muita energia, e liberta-a numa explosão de luz e particulas, a que chamamos erupções solares (ou ejeções de massa coronal). É de notar que, mesmo quando está calmo, o Sol lança para o Espaço cerca de 1,5 mil milhões de kg de gás quente e magnetizado, por segundo, e que este vento solar flui através do Sistema Solar e interage com os planetas. Deste modo, podemos afirmar que o Sol é uma estrela dinâmica.
Explica de que modo a cor de uma estrela nos diz qual a temperatura à sua superficie.
A cor das estrelas é um bom indicador da temperatura à superfície da mesma. Tal deve-se ao facto de estrelas quentes irradiarem a maior parte da sua energia nas regiões azul e ultravioleta do espectro eletromagnético (em comprimentos de onda curtos), enquanto as estrelas menos quentes irradiam a maior parte da sua energia nas regiões vermelha e infravermelha do espectro eletromagnético (em comprimentos de onda longos). Deste modo, as estrelas mais quentes, aos nossos olhos,
parecem-nos azuladas, enquanto as estrelas menos quentes nos parecem avermelhadas.
(Ver figura 12)
Ao que é que chamamos “meio interestelar”?
O espaço entre as estrelas contém ínfimas quantidades de matéria na forma de gás, poeira e particulas altamente energéticas (“raios cósmicos”). Este conteúdo de matéria é chamado meio interestelar, e pode ser mais ou menos denso em diferentes partes da galáxia.
Curiosidade: As zonas menos densas do meio interestelar são ainda um milhar de vezes menos densas do que o melhor vácuo criado em laboratório.
Qual é o maior fator determinante do ciclo de vida de uma estrela?
Cada estrela segue um ciclo de vida que é determinado sobretudo pela sua massa inicial.
No que toca ao seu tempo de vida, estrelas com menos massa viverão por mais tempo. Isto deve-se ao facto de estas consumirem a sua reserva de hidrogênio mais lentamente. Uma vez que quando o hidrogénio escasseia no núcleo de uma estrela, a fusão nuclear acaba nas partes mais centrais da estrela, e o núcleo não consegue contrariar a gravidade e acaba por colapsar, ao consumir o seu hidrogénio mais lentamente, estas estrelas permanecem em equilíbrio por mais tempo, pois conseguem produzir a força externa necessária para manter a sua estrutura por mais tempo.
Deste modo, a esperança média de vida de uma estrela semelhante ao Sol é de cerca de 10 mil milhões de anos, e estrelas de massa inferior à do Sol podem mesmo manter-se estáveis por alguns milhares de milhões, ou até dezenas de milhares de milhões de anos. Estrelas anãs vermelhas de baixa massa podem viver por biliões de anos.
No que toca à sua evolução, uma estrela com uma massa semelhante à do Sol acabará por evoluir para uma estrela gigante vermelha, e mais tarde ejetar para o Espaço a maior parte da sua massa, restando uma compacta estrela anã branca, rodeada por aquilo a que se chama uma nebulosa planetária. Já uma estrela com pelo menos oito massas solares evoluirá para uma supergigante vermelha, antes de explodir num evento chamado supernova, restando uma estrela de neutrões ou um buraco negro estelar.
Explica a formação de uma gigante vermelha.
Uma estrela gigante vermelha é uma fase de evolução estelar que ocorre quando uma estrela de massa “baixa” (entre 0,8 e 8 massas solares) esgota o hidrogênio no seu núcleo. Basicamente, quando, o hidrogénio escasseia no núcleo de uma estrela, a fusão nuclear acaba nas partes mais centrais da estrela, o núcleo passa a conter He, e deixa de conseguir contrariar a gravidade, acabando por colapsar. (As camadas mais externas mantêm a fusão de H). Em seguida, o núcleo contrai-se e aquece, inicia-se a fusão do He e as camadas externas da estrela expandem e arrefecem, formando assim uma gigante vermelha.
Identifica as últimas fases da vida de uma estrela de pequena massa (evolução das gigantes vermelhas).
Uma estrela de pequena massa torna- se:
-> Gigante vermelha, quando começa a fusão do H em camadas externas ao núcleo
-> Estrela do ramo horizontal, quando começa a fusão do He no núcleo
-> Estrela do ramo gigante (AGB - Ramo Assintótico de Gigantes), quando o He no núcleo se gasta e
começa a fusão do He em camadas exteriores.
-> Não existem mais reações
nucleares no núcleo (não consegue queimar C e O)
-> Torna-se um conjunto de matéria degenerada que não se
consegue contrair mais (pressão
degenerada dos electrões): uma
anã branca.
-> Brilha através de radiação
térmica: à medida que a temperatura cai, o brilho diminui
Identifica as últimas fases da vida de uma estrela de grande massa (formação de supernovas).
Ao contrário de uma estrela de pequena massa, uma estrela de grande massa continua a sua
sequência de fusão, produzindo elementos até ao Fe.
-> A fusão nuclear não pode fornecer mais energia a partir do Fe.
-> Nesta fase, para uma estrela muito massiva (M>8M☉), o núcleo contrai rapidamente e, em 0.1s,
a temperatura atinge T~5×10^9 K.
-> São produzidos raios gama que colidem e destroem os átomos de Fe (fotodesintegração). Após mais 0.1s, o núcleo torna-se tão denso que electrões e protões se combinam em neutrões.
-> Após mais 0.1s, o núcleo tem menos 20 km de diâmetro e mais de 4×10^17 kg/m^3.
-> A temperatura e pressão sobre as camadas exteriores baixam e seguem em contração a 15% da velocidade da luz.
-> A contração do núcleo para subitamente; gera-se uma onda de choque que colide com as camadas exteriores, invertendo a sua contração.
-> A energia escapa-se subitamente e a luminosidade da estrela aumenta 108 vezes, gerando-se assim uma supernova.
O que é uma “estrela de neutrões”?
Uma estrela de neutrões é uma “bola” de neutrões degenerados capaz de parar a contração do núcleo de uma estrela demasiado massiva para ser uma anã branca. Tipicamente, tem 20 km de diâmetro, uma massa inferior a 3 M☉, um campo magnético 10^12 vezes o do Sol, e uma rotação com um período de ~1s (pulsares!).
O que é um buraco negro?
Um buraco negro é uma região do espaço cujo campo gravitacional extremo impede que qualquer coisa, mesmo a luz, consiga escapar dela uma vez atravessado o horizonte de acontecimentos.
Modelos teóricos prevêem que no centro de um buraco negro se encontre uma singularidade, onde a densidade da matéria e a curvatura do espaço-tempo se aproximam do infinito.
Buracos negros estelares têm massas na ordem de algumas dezenas de massas solares,
numa região com um raio entre alguns quilómetros e dezenas de quilómetros (dependendo
da massa).
O que é o horizonte de conhecimentos, relativo aos buracos negros?
O horizonte de acontecimentos é uma superficie de fronteira que envolve um buraco negro, onde a velocidade necessária para escapar ao seu campo gravitacional é superior à
velocidade da luz.
Explica a afirmação “novas estrelas e os seus sistemas planetários nascem da matéria residual de estrelas anteriores nessa região”. Explica também a formação de elementos a partir das estrelas.
Com exceção do H, a maior parte do He e uma pequena quantidade de lítio, todos os elementos no Universo atual foram produzidos no interior de estrelas.
Estrelas de pequena massa como o Sol, produzem elementos até ao oxigénio, por fusão nuclear, enquanto estrelas de grande massa podem produzir elementos mais pesados que o oxigénio e até ao ferro.
Elementos mais pesados que o ferro, como o ouro e o urânio, são produzidos durante as explosões altamente energéticas das supernovas e em colisões de estrelas de neutrões.
Na fase final da sua vida, as estrelas libertam a maior parte da sua massa para o meio interestelar. Desta matéria formam-se novas estrelas, numa versão cósmica do processo de
reciclagem.
Explica a frase “Somos todos feitos de poeira das estrelas”.
O corpo humano é feito de átomos cuja origem remonta a estrelas anteriores ao Sol. Isto porque os elementos do Universo atual, com a exceção do H, do He e de uma pequena parte do lítio, foram produzidos no interior de estrelas e libertados para o Espaço nos últimos estágios das suas vidas.
É esta a origem da maioria dos elementos que compõem os nossos corpos, como o cálcio
nos nossos ossos, o ferro no nosso sangue e o azoto no nosso ADN.
De igual modo, os elementos que compõem os outros animais, plantas e, de facto, a maioria
das coisas que vemos à nossa volta, foram produzidos pelas estrelas há milhares de milhões
de anos.
