As 21 fases da vida de uma estrela (e suas características) - Médico - 2023

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O Universo é um lugar imenso e, apesar dos avanços incríveis que estamos fazendo, misterioso. E neste Cosmos de mais de 93.000 milhões de anos-luz de diâmetro, os protagonistas da função são, sem dúvida, as estrelas.

O Sol é uma das 400.000 milhões de estrelas que poderiam estar na Via Láctea. E se levarmos em conta que nossa galáxia é mais do que, seguramente, 2 milhões de galáxias, estaremos diante de uma série de estrelas no Universo que simplesmente escapam ao nosso entendimento.

As estrelas são grandes corpos celestes compostos principalmente de hidrogênio e hélio com temperaturas altas o suficiente para que reações de fusão nuclear ocorram dentro deles, fazendo-os brilhar com sua própria luz.

Cada estrela do Universo é única, mas uma das maiores conquistas da Astronomia foi, justamente, descobrir que todos eles passam por fases semelhantes da vida. Portanto, no artigo de hoje, vamos analisar as etapas do ciclo estelar.

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Quanto tempo vive uma estrela?

As estrelas são esferas incandescentes de plasma compostas basicamente por hidrogênio (75%) e hélio (24%), dois gases que, devido às altíssimas temperaturas que nelas atingem, se encontram neste estado plasmático.

Como já dissemos, cada estrela é única. E isso significa que, principalmente dependendo de sua massa, tamanho e composição, sua expectativa de vida varia muito. Como uma regra, quanto maior e mais energética é uma estrela, menos ela vive, porque quanto mais rápido fica sem combustível.

Nesse contexto, as maiores estrelas do Universo podem viver apenas 30 milhões de anos (um piscar de olhos nos conceitos astronômicos), enquanto as menores podem ter uma expectativa de vida de mais de 200 bilhões de anos. Isso significa que, considerando que o Universo tem 13,8 bilhões de anos, ainda não houve tempo para que nenhum deles morresse.

Por ele, cada estrela vive uma certa idade. E todos nascem da agregação de gás e poeira presentes nas nebulosas, mas depois de iniciar sua vida, passam por diferentes estágios dentro de seu ciclo estelar.

Nosso Sol, por exemplo, sendo uma estrela média e estando a meio caminho entre as estrelas menos e mais energéticas, tem uma expectativa de vida de cerca de 10 bilhões de anos. Considerando que nossa estrela foi formada agora há 4,6 bilhões de anos, ela ainda não tem metade de sua vida, mas está se aproximando do equador.

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Quais são os estágios do ciclo estelar?

O ciclo estelar ou evolução, também conhecido como ciclo de vida das estrelas, é a sequência de mudanças que uma estrela experimenta ao longo de sua existência. Como se fosse um ser vivente, as estrelas nascem e morrem.

Há muita controvérsia sobre as fases de vida das estrelas, mas neste artigo tentamos mesclá-las todas para oferecer as informações mais completas e, também, as mais precisas, uma vez que nem todas as estrelas passam pelas mesmas fases. Os estágios e a sequência dependem de sua massa.

Por ele, nós dividimos a classificação em quatro partes: o ciclo de estrelas de baixa massa (menos da metade da massa do Sol), de massa intermediária (semelhante ao Sol), gigantes (entre 9 e 30 vezes a massa do Sol) e massivas (mais de 30 vezes maior do que o Sol). Comecemos.

Para saber mais: "Como as estrelas são formadas?"

1. Estágios de evolução estelar de estrelas de baixa massa

Vamos começar com o ciclo estelar de estrelas de baixa massa, que têm massa de pelo menos metade da massa do Sol. Aqui incluímos as menores estrelas do Universo, sendo as anãs vermelhas os exemplos mais claros.

Essas anãs vermelhas são as estrelas mais abundantes do Universo e, além disso, o menor. Suas temperaturas de superfície não chegam a 3.800 ° C, o que contribui para seu uso muito lento de combustível. Isso as torna as estrelas de vida mais longa, com uma expectativa de vida de até 200 bilhões de anos. Em toda a vida do Universo, ainda não houve tempo para nenhuma anã vermelha completar seu ciclo estelar, então, neste caso, alguns estágios são hipotéticos.

1.1. Protostar

Esta será uma etapa comum a todas elas, pois já comentamos que todas as estrelas nascem da condensação de gás e partículas de poeira nas nebulosas, nuvens compostas principalmente por hidrogênio e hélio localizadas no meio do vácuo interestelar com tamanhos entre 50 e 300 anos-luz.

Depois de dezenas de milhões de anos, essas partículas de gás e poeira se condensam em um centro de massa cada vez maior que eventualmente atinge temperaturas de aproximadamente um milhão de graus em seu núcleo, ponto em que entra na primeira fase de vida da estrela: uma protoestrela .

Esta protoestrela é uma região da nebulosa na qual, devido à sua alta densidade, o gás que a forma perdeu o estado de equilíbrio e começou a entrar em colapso sob sua própria gravidade, dando origem a um objeto celeste que, apesar de ser muito maior. do que a própria estrela (tem que continuar se compactando), ela já tem uma forma delimitada. Não há reações de fusão nuclear ainda.

1.2. Sequência principal

A sequência principal se refere a o estágio da vida de uma estrela em que gasta seu combustível. Obviamente, é o mais longo. Começa quando o núcleo da protoestrela atinge temperaturas entre 10 e 12 milhões de graus, ponto no qual a fusão nuclear começa e a estrela começa a consumir hidrogênio.

No caso das estrelas de baixa massa, como as anãs vermelhas, todas aquelas que observamos no Universo estão nesta fase, pois, lembre-se, como as protoestrelas se formaram e deram origem à sequência principal, ainda não deu tempo para nenhum para ficar sem combustível.

1.3. Subgigante

Ainda não houve tempo no Universo para uma anã vermelha completar sua sequência principal, mas com certeza, quando ficar sem combustível, essas estrelas de baixa massa passarão por uma fase subgigante. Quando começar a ficar sem combustível e perder massa, a gravidade será incapaz de neutralizar a força de expansão causada pelas reações de fusão nuclear. Portanto, entrará em uma fase em que vai crescer até um tamanho semelhante ou maior do que o Sol. Também será mais brilhante.

1.4. gigante vermelho

A estrela continuará crescendo. E quando estiver muito perto de consumir totalmente seu combustível, entrará no estágio conhecido como gigante vermelha, quando a estrela atingiria um diâmetro entre 10 e 100 vezes maior que o Sol, com uma luminosidade de até 1.000 vezes a nossa estrela. Quando atingir este tamanho, estará muito próximo de sua morte.

1,5. Anã azul

Entramos no reino do hipotético, uma vez que esta seria a última fase da vida de estrelas de baixa massa, mas com uma expectativa de vida de até 200.000 milhões de anos, ainda não houve tempo no Universo para tal estrela morrer.

Teoricamente, quando as anãs vermelhas passarem da fase de gigante vermelha e não tiverem mais combustível, perderão suas camadas mais externas e deixarão para trás um núcleo que, hipoteticamente, será uma anã azul, um tipo de estrela cuja existência não foi comprovada. Seria menor que a Terra e a massa da anã vermelha estaria condensada neste pequeno corpo celeste.

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2. Estágios de evolução estelar de estrelas de massa intermediária

Vamos continuar com o ciclo de vida de estrelas de massa intermediária, que são aqueles com uma massa semelhante à do Sol ou no máximo 9 vezes maior. Como comentamos, o Sol é uma estrela com expectativa de vida de 10 bilhões de anos. Nesse caso, como já houve tempo para estrelas desse tipo completarem seu ciclo de vida, já sabemos que existem todas as etapas que veremos.

2.1. Protostar

Como sempre, a primeira fase de vida de uma estrela de massa intermediária é uma protoestrela. Na verdade, é exatamente a composição da nebulosa e o processo de formação dessa protoestrela que vai determinar o tamanho (e composição) da estrela e, portanto, seu ciclo de vida. As estrelas como o sol também nascem da condensação de gás e partículas de poeira nessas nuvens interestelares.

2.2. Sequência principal

Como já dissemos, a sequência principal se refere a todo o tempo em que a estrela está consumindo seu combustível e há um equilíbrio entre a força da gravidade (que puxa para dentro) e a força de fusão nuclear (que puxa para fora), o que faz com que a estrela mantenha sua forma e tamanho estáveis enquanto o combustível dura. No caso de estrelas intermediárias, podemos diferenciar dois tipos principais com base na aparência desta sequência principal:

Anã laranja: Estão a meio caminho entre uma anã vermelha e uma anã amarela, pois sua massa é menor que a do Sol. Mas como não é menor que a metade, elas não se enquadram no grupo anterior. Sua expectativa de vida é estimada em 30 bilhões de anos (destes ainda não houve tempo de morrer) e são interessantes na busca por vida extraterrestre.
Anã amarela: Nosso Sol é desse tipo. São estrelas com expectativa de vida média (podem ser maiores ou menores) de cerca de 10 bilhões de anos, com diâmetro médio de 1.400.000 km e temperaturas de superfície de aproximadamente 5.500 ° C.

2.3. Subgigante

Novamente, as anãs laranja e amarela, assim que terminam sua sequência principal e começar a ficar sem combustível, eles vão se expandir. Nesse caso, estaremos na fronteira entre uma estrela anã e uma estrela gigante.

2.4. gigante vermelho

Como foi o caso dos de baixa massa, após este estágio de subgigantes, entraremos em uma fase gigante. Quando isso acontece, o Sol pode atingir um tamanho de até 100 vezes o que é agora. Isso, que se acredita que aconteça em cerca de 5,5 bilhões de anos, fará com que a Terra seja devorada por nossa estrela.

2,5. anã branca

Quando estrelas de tamanho médio esgotam completamente seu combustível, a gigante vermelha que ela gerou começa a se desintegrar, perdendo suas camadas mais externas e deixando seu núcleo como um remanescente, que se tornará uma anã branca. Quando nosso Sol completa seu ciclo estelar, morrerá deixando um corpo celeste do tamanho da Terra com uma densidade 66.000 vezes maior que a de nossa estrela agora. As anãs brancas, então, são objetos pequenos, mas tremendamente densos: 10.000.000.000 kg por metro cúbico.

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3. Estágios de evolução estelar de estrelas massivas

Continuamos nossa jornada pelo cosmos com as estrelas massivas, aquelas que tem uma massa entre 9 e 30 vezes a do Sol. Eles são estrelas muito grandes com uma expectativa de vida menor do que as estrelas que temos visto. Nesse caso, suas fases de vida são bastante diferentes, pois culminam em um dos fenômenos mais violentos do Universo.

3.1. Protostar

Estrelas enormes também vêm do condensação de gás e partículas de poeira em uma nebulosa. Como vemos, não importa se a estrela é grande ou pequena. Todos eles vêm de uma nuvem de gás e poeira que, depois de dezenas de milhões de anos, se condensa para gerar uma esfera incadescente de plasma.

3.2. Sequência principal

Novamente, a sequência principal se refere ao estágio de vida mais longo de uma estrela durante o qual ela consome seu combustível. Como estrelas massivas têm massas altamente variáveis (entre 9 e 30 vezes a massa do Sol), vamos nos concentrar em uma em particular para servir de exemplo.

Nós estamos falando sobre Rigel, uma estrela supergigante azul localizada a 860 anos-luz de distância e com um diâmetro de 97.000.000 km, quase 80 vezes maior em diâmetro que o Sol. Além disso, tem uma massa 18 vezes maior que o Sol e é 85.000 vezes mais luminoso do que isso. Estima-se que tenha 8 bilhões de anos, então acredita-se que em poucos milhões de anos, ele completará sua seqüência principal.

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3.3. Supergigante amarelo

Quando as supergigantes azuis completam sua sequência principal, elas passam para a fase supergigante amarela. É uma fase de curtíssima duração, portanto, praticamente não há estrelas conhecidas neste estágio. A estrela cresce a caminho de se tornar uma supergigante vermelha.

3.4. Supergigante vermelha

As supergigantes vermelhas são o penúltimo estágio de vida das estrelas massivas. Eles são as maiores estrelas do Universo em termos de volume., mas não em massa. Na verdade, estrelas massivas que passaram a fase supergigante amarela continuam a se expandir para gerar objetos celestes incrivelmente grandes.

UY Scuti é um exemplo de estrela que está nesta fase supergigante vermelha. Estima-se que tenha alguns milhões de anos de vida, mas é uma estrela com diâmetro de 2,4 bilhões de km (lembre-se que o Sol tem diâmetro de 1,39 milhão de km). E quando essa estrela morrer, isso vai acontecer causando o fenômeno mais violento do Universo: uma supernova.

3,5. Super Nova

Uma supernova é a última (na verdade, a penúltima) fase de vida das estrelas com uma massa entre 8 e 20 vezes a do Sol. Quando as supergigantes vermelhas esgotaram completamente seu combustível, o colapso gravitacional não deixa mais uma anã branca como remanescente Em vez disso, ocorre uma explosão incrivelmente violenta - uma supernova.

Portanto, supernovas são explosões estelares que ocorrem quando essas estrelas massivas chegam ao fim de sua vida. Neles, atingem-se temperaturas de 3.000.000.000 ° C e são emitidas enormes quantidades de energia, além da radiação gama, tão energética que pode atravessar toda a galáxia. Na verdade, a explosão de uma supernova de uma estrela como UY Scuti, apesar de estar a 9.500 anos-luz de distância, pode causar o desaparecimento de vida em nosso planeta.

3,6. Estrêla de Neutróns

Acredita-se que após a explosão de uma supernova de uma estrela massiva, ela deixa para trás um corpo celeste totalmente incrível. Estamos falando de uma estrela de nêutrons. Os objetos mais densos do Universo, cuja existência foi comprovada.

Se trata de corpos celestes com diâmetro de apenas 10 km e massa duas vezes maior que a do Sol. Imagine que você compacta dois sóis em uma esfera do tamanho da ilha de Manhattan. Lá você tem uma estrela de nêutrons.

Neles, os prótons e os elétrons dos átomos que o compõem se fundem devido ao colapso gravitacional, de modo que todas as distâncias intraatômicas são rompidas e essas densidades incríveis podem ser alcançadas. Na verdade, estima-se que as estrelas de nêutrons sejam 8 bilhões de vezes mais densas do que as anãs brancas.

4. Estágios de evolução estelar de estrelas hipermassivas

Terminamos esta viagem emocionante com as maiores e mais massivas estrelas do Universo. Estas são estrelas com uma massa 30 vezes maior que a do Sol (O limite máximo de massa é definido em 120 massas solares). São estrelas com expectativa de vida muito curta, que rapidamente esgotam seu combustível e que, ao morrerem, deixam como resquício o mais misterioso e surpreendente objeto astronômico do Universo.

4.1. Protostar

Por mais hipermassivos que sejam, isso não muda. Estrelas hipermassivas continuam a se formar após a condensação das partículas de gás e poeira de algumas nebulosas. Assim que forem atingidas temperaturas suficientes dentro desta proto-estrela para sustentar as reações de fusão nuclear, dizemos que uma estrela nasceu.

4.2. Sequência principal

Como já sabemos, a sequência principal se refere ao estágio de vida mais longo da estrela durante o qual ela esgota seu combustível. Neste caso, estamos lidando com estrelas com massa entre 30 e 120 vezes maior que a do Sol. Em diâmetro, eles não são tão grandes quanto as supergigantes vermelhas que vimos, mas eles têm uma massa maior.

4.3. Variável luminosa azul

Quando uma estrela hipermassiva começa a ficar sem combustível, ela incha e entra na fase de uma variável luminosa azul. Um exemplo disso é Eta Carinae, uma estrela com massa 100 vezes a do Sol que está nesta fase. Localizada a 7.500 anos-luz de distância, é uma estrela muito jovem (pouco mais de 2 milhões de anos) que, sendo tão massiva, já está prestes a morrer. É quatro milhões de vezes mais luminoso que o Sol.

4,4. Wolf-Rayet Star

Quando estão prestes a morrer, as estrelas hipermassivas entram em uma última fase da vida, conhecida como estrela Wolf-Rayet. Esta fase é inserida quando a variável luminosa azul começa a perder camadas de seu material devido aos ventos estelares intensos, o que indica que está à beira de seu colapso gravitacional.

4.5. Buraco negro

Quando uma estrela hipermassiva de pelo menos 20 massas solares completa seu ciclo de vida, o colapso gravitacional da estrela Wolf-Rayet pode culminar em uma supernova ou hipernova, mas o importante é que ela não deixa uma estrela de nêutrons como remanescente, mas o objeto astronômico mais incrível e misterioso do Universo.

Estamos falando, como pode ser de outra forma, de buracos negros. Os buracos negros são formados após a morte de estrelas hipermassivas e são os objetos celestes mais densos. Toda a massa da estrela colapsa no que é conhecido como singularidade., um ponto no espaço-tempo sem volume que torna, pela matemática simples, sua densidade infinita.

Portanto, são corpos que geram uma gravidade tão grande que nem mesmo a luz pode escapar de sua atração. Portanto, não podemos (e nunca seremos capazes) saber o que está acontecendo dentro dele.

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