Starbirth

• Pode 5, 2024

As pessoas pensavam que as estrelas eram eternas. Mas agora sabemos que eles têm ciclos de vida de nascimento e morte. Aqui está a história de como nasce uma estrela parecida com o sol.

Comece com uma nuvem molecular gigante
Embora possamos pensar no Sol como uma bola gigante de gás flamejante, seu centro é muito mais denso que o aço. No entanto, as estrelas são feitas em nebulosas tão rarefeitos que, em média, existem apenas 100 partículas em um centímetro cúbico - um centímetro cúbico do ar que respiramos tem cerca de 100 quatrilhões de vezes mais.

Parece inacreditável que algo tão substancial como uma estrela seja feito de algo tão frágil quanto uma nebulosa. No entanto, as nuvens gigantes estão espalhadas por distâncias de dezenas de anos-luz. Portanto, embora sejam finas, sua massa total pode ser até um milhão de vezes a massa do Sistema Solar. Há muito material disponível, mas o que o molda?

Gravidade, o escultor
Gravidade é a força que derruba uma nebulosa em algo denso o suficiente para formar uma estrela. Uma nuvem molecular gigante é um bom lugar para a formação de estrelas. Além de possuir material abundante, também é frio o suficiente para que os átomos se juntem para formar moléculas e, em alguns lugares, a matéria começa a se agrupar.

A força da gravidade depende da massa; portanto, uma área de maior densidade pode atrair mais matéria, aumentando sua massa e, portanto, sua atração gravitacional. Durante alguns milhões de anos, é assim que uma nebulosa pode entrar em colapso. Mas é provável que o colapso tenha alguma ajuda. Existem vários possíveis gatilhos para a formação de estrelas, por exemplo, ondas de choque de supernova que unem a matéria para formar regiões mais densas.

Uma nebulosa não entra em colapso de uma só vez. As regiões mais densas crescem e a nuvem se rompe. É por isso que as estrelas se formam em grupos. Cada fragmento entra em colapso individualmente e é uma estrela em potencial cuja massa marcará sua história de vida. O aglomerado de estrelas das Plêiades, mostrado na imagem do cabeçalho, é um exemplo de um grupo de estrelas que se formou a partir da mesma nuvem gigante. A massa de cada estrela individual determina quão luminosa será, quanto tempo viverá e como morrerá. Alguns fragmentos não terão massa suficiente para formar estrelas, mas podem se tornar anãs marrons, estrelas com falha. [Crédito da foto: Greg Hogan, EarthSky]

Os fragmentos
Os fragmentos esquentam, giram e continuam a entrar em colapso.

A questão fora da região central tem energia potencial gravitacional, como a água retida por uma barragem. Quando cai no centro, a energia potencial se torna cinético (movimento) energia e calor é liberado.

Momento angular é a medida da rotação de um objeto, levando em consideração seu raio e sua velocidade. As nebulosas gigantes giram muito lentamente. Mas o momento angular é conservado - isso significa que um fragmento da nuvem, com um raio menor, girará mais rápido. Um exemplo terrestre favorito é um patinador de gelo dando uma volta. Ela começa com os braços estendidos. Se ela puxa os braços para o corpo, o raio do giro é menor, então ela gira mais rápido sem nenhum esforço extra.

Portanto, à medida que o fragmento entra em colapso, sua rotação acelera. E, em vez da forma irregular do fragmento original, a rotação o transforma em uma forma mais globular.

O protostar
O fragmento contém uma região central densa que se torna um protostar e depois uma estrela. O que resta é poeira e gás. À medida que gira, a poeira e o gás soltos são empurrados para um disco ao redor do equador da protoestrela. Não apenas uma estrela pode se formar um dia a partir da protoestrela, mas um sistema planetário pode se formar a partir desta disco protoplanetário.

A protoestrela cresce atraindo material de disco. À medida que sua massa aumenta, ele continua a se contrair. A contração gravitacional libera muito calor. O gás quente no núcleo empurra para fora, agindo contra a gravidade. Portanto, embora o colapso inicial tenha acontecido relativamente rápido, ele diminui à medida que a protoestrela fica mais quente. Demora cerca de um milhão de anos para atingir a temperatura de um milhão de graus Celsius, e isso não é quente o suficiente para se tornar uma estrela.

A maioria das estrelas que observamos são sequência principal estrelas. Seu calor e luz provêm da fusão nuclear de hidrogênio em seus núcleos. Para que a fusão nuclear comece, a temperatura central deve ser de pelo menos 10 milhões de ° C (18 milhões de ° F).

Uma estrela nasce
Quando a fusão do hidrogênio começa, a protoestrela é uma estrela bebê adequada. Mas ele tem que crescer antes de se juntar à sequência principal.

Em uma estrela de sequência principal, há um equilíbrio entre a pressão externa do calor proveniente da fusão nuclear no núcleo e a força interna da gravidade. Isso é chamado equilíbrio hidrostático. Demora um pouco para a estrela terminar de contratar e para que esse equilíbrio ocorra.

A massa da estrela não aumenta quando a fusão nuclear é sustentada, porque um forte vento estelar sopra o material do disco. De fato, dentro de alguns milhões de anos, ele limpa completamente o disco empoeirado.

A duração da vida útil da sequência principal de uma estrela depende de sua massa. Estrelas parecidas com o Sol vivem cerca de 10 bilhões de anos, então nosso Sol está na metade de sua vida.Uma anã vermelha com metade da massa do Sol pode viver 80 bilhões de anos ou mais, muito mais que a idade atual do Universo. Mas estrelas massivas têm vida útil curta. Uma estrela dez vezes a massa do Sol dura apenas 20 milhões de anos. As estrelas permanecem na sequência principal até o combustível de hidrogênio se esgotar.