Como nasce uma estrela?

Como nasce uma estrela?

Por Danielle Cassita | Editado por Patrícia Gnipper | 16 de Janeiro de 2022 às 18h00
twenty20photos/Envato

Você sabe como nasce uma estrela? Estrelas nascem no interior de grandes nuvens de gás e poeira. Dentro destas formações, ocorrem turbulências que criam aglomerados massivos de matéria, os quais colapsam sobre si eventualmente. Com o colapso, o material começa a ser aquecido e forma uma protoestrela que, um dia, realizará fusão nuclear e aí sim poderá ser considerada uma estrela propriamente dita.

As estrelas são os objetos astronômicos mais amplamente conhecidos. Afinal, povos antigos já utilizavam as constelações como referência para acompanhar a passagem do tempo e das estações do ano. Mesmo nos dias de hoje, as constelações continuam servindo como ferramentas de navegação.

Além da beleza que trazem aos céus noturnos distantes da poluição luminosa, as estrelas representam os blocos de construção mais fundamentais das galáxias, auxiliando na produção e distribuição de elementos pesados pelo universo. Ao analisar a idade, distribuição e composição das estrelas de uma galáxia, os astrônomos podem entender o histórico, a dinâmica e a evolução dela.

O que é uma estrela?

Não se sabe exatamente quantas estrelas existem na Via Láctea, mas as estimativas apontam que há pelo menos 300 bilhões delas em nossa galáxia (Imagem: Reprodução/Christian Nielsen/Unsplash)

Antes de entender como nascem as estrelas, é importante saber, primeiro, o que é uma estrela. No linguajar popular, podemos dizer que estrelas são os pontinhos brilhantes que parecem piscar no céu à noite. Já uma explicação científica é que estrelas são objetos distantes, massivos e brilhantes, com pressão gravitacional suficiente para realizar a fusão nuclear dos elementos em seu interior. É essa fusão que faz a estrela "queimar", gerando seu brilho.

O menor objeto que sabemos ser capaz de fazer isso tem cerca de 10% da massa do Sol — algo equivalente a 333 mil planetas Terra. É impossível saber exatamente quantas estrelas existem por aí, mas as estimativas atuais indicam que a Via Láctea tem, sozinha, pelo menos 300 bilhões delas, dos mais diversos tipos.

Alguns tipos de estrelas

Existem as chamadas anãs vermelhas, que, como o nome indica, são pequenas e vermelhas, sendo esta a menor e mais fria classe de estrelas. Elas realizam queimas fracas de hidrogênio em seu interior e emitem radiação principalmente na parte infravermelha do espectro eletromagnético, sendo consideradas as mais comuns na nossa galáxia. Como são pequenas e pouco brilhantes, elas ficam invisíveis a olho nu para nós.

Outro tipo são as anãs amarelas, estrelas de massa e brilho considerados médios — o Sol é uma anã amarela, por sinal. Estas estrelas emitem radiação ao longo do espectro de luz visível e, por isso, têm cor branca. Isso também vale para o nosso Sol, que, apesar de aparentar ser amarelo no nosso céu diurno, na verdade é branco.

A maior estrela conhecida atualmente é UY Scuti, uma hipergigante com raio que a torna 1.700 vezes maior que o Sol (Imagem: Reprodução/Philip Park)

Mas também existem estrelas gigantes. Esta é uma categoria que inclui estrelas extremamente massivas e a luminosidade das supergigantes pode ir de 10 mil a milhões de vezes a do Sol. Como emitem enormes quantidades de energia, estas estrelas são azuladas. Isso acontece porque a radiação que liberam passa por toda a parte ultravioleta do espectro eletromagnético, e um pouquinho dessa radiação chega ao fim da parte azul da luz visível.

Como as estrelas se formam?

As estrelas nascem no interior de grandes nuvens de gás e poeira. Com o tempo, a gravidade dá origem a aglomerados densos de matéria ali, e esses aglomerados colapsam sobre si em função da atração gravitacional que exercem.

Modelos computacionais mostram que essas nuvens de gás e poeira em colapso podem se romper em duas ou três partes — isso explicaria o porquê de a maioria das estrelas da nossa galáxia aparecer em duplas ou em grupos, acompanhadas de várias vizinhas.

Estrelas recém-nascidas na nebulosa de Órion, envolvidas em "cobertores" de poeira (Imagem: Reprodução/NASA/ESA, L. Ricci (ESO)

Com o colapso, o material no centro do aglomerado começa a se aquecer, formando uma protoestrela; o restante da matéria pode dar origem a outros objetos, mas pode também não formar nada além, continuando a existir como poeira. De pouco a pouco, o que era uma “estrela bebê” entra na “adolescência”, com ventos estelares e radiação expelindo a camada de gás e poeira que havia sobrado.

Quando este envelope é limpo, dizemos que a estrela entrou na fase T Tauri, uma etapa breve de seu processo evolutivo. Mais alguns milhões de anos depois, a temperatura do núcleo da estrela alcançará cerca de 15 milhões de graus Celsius, dando início à fusão dos átomos de hidrogênio em hélio. Neste momento, a estrela entrou para a chamada sequência principal, a fase mais longa de sua vida.

A fusão libera imensas quantidades de energia em um processo oposto, mas parecido com aquele da detonação de bombas nucleares. Grande parte das estrelas da Via Láctea está na sequência principal, seguindo tranquilamente com a fusão nuclear em seus interiores. Por exemplo, o Sol tem cerca de 4,6 bilhões de anos e está nesta fase, devendo continuar nela por mais alguns bilhões de anos.

Estrelas que nascem em grupos

Os aglomerados estelares são formados por grupos de estrelas com uma única origem, que estão gravitacionalmente unidas pelo mesmo período de tempo.

Aglomerado estelar 47 Tucanae, formado por 200 mil estrelas (Imagem: Reprodução/NASA, ESA, and the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble)

Há dois tipos de aglomerados estelares: os aglomerados abertos, formados por estrelas que vieram da mesma nuvem molecular; e os aglomerados globulares, que agrupam de milhares a milhões de estrelas em sistemas esféricos.

Eles são também o lar de algumas das estrelas mais antigas de suas galáxias — tanto que a maioria daquelas presentes nos aglomerados mais massivos se formou durante a "infância" do universo, há cerca de 13 bilhões de anos. Eles mantiveram suas estruturas, mas as estrelas que os formam evoluíram ao longo do tempo. Por isso, elas servem como lembranças físicas das etapas mais remotas da formação estelar.

Observações do telescópio Hubble mostraram algumas diferenças discretas, mas existentes, nos membros dos aglomerados globulares. Há variações químicas e até evidências de que eles guardam gerações múltiplas de estrelas. Devido à intensa atração gravitacional, os aglomerados globulares são mais estáveis, o que permite que sobrevivam durante bilhões de anos.

Com o Hubble, astrônomos puderam observar aglomerados estelares de diversos tamanhos, usando a espectroscopia (análise e interpretação do espectro eletromagnético dos objetos) para determinar a composição química delas. Graças à precisão das observações, os cientistas vêm usando o telescópio para determinar a luminosidade e temperatura destas estrelas, refinando o conhecimento de como nascem e evoluem.

Como morrem as estrelas?

Quando ficar sem hidrogênio, as forças gravitacionais do Sol vão comprimir seu núcleo e permitir que as demais camadas se expandam. Nossa estrela ficará tão grande que irá engolir os planetas rochosos (Imagem: Reprodução/Wikimedia commons/fsgregs)

De forma geral, quanto maior for a estrela, mais curta será sua vida, cujo fim chega ao esgotar o hidrogênio em seu núcleo. Quando isso acontece, as reações nucleares param de acontecer; consequentemente, sem o processo de produção de energia que o sustenta, o núcleo da estrela começa a colapsar sobre si, ficando com temperaturas cada vez mais elevadas.

O que acontece a partir daí depende do quão massiva é a estrela em questão. No caso de estrelas como o Sol, este núcleo cada vez mais quente vai empurrar as camadas externas da estrela para fora, fazendo com que ela se infle feito um balão e se torne uma gigante vermelha. É esse o destino da nossa estrela em alguns bilhões de anos. Quando isso acontecer, os planetas rochosos do Sistema Solar deverão ser engolidos pelas camadas expandidas do Sol — incluindo a Terra.

Estrelas massivas, com pelo menos cinco massas solares, dão seus últimos suspiros explodindo em supernovas (Imagem: Reprodução/NASA/CSC/M.Weiss)

Nessa etapa de "morte" estelar, existem destinos variados. Se a estrela for "média", como o Sol, continuará expelindo suas camadas até deixar apenas o núcleo exposto, formando uma anã branca, que se esfriará gradualmente. Mas, no caso de estrelas muito mais massivas do que o Sol, o destino não é uma expansão seguida de resfriamento: estrelas com pelo menos oito massas solares explodem em supernovas quando estão no fim de suas vidas.

E se o núcleo agonizante no coração da supernova tiver de três a cinco massas solares, o processo de colapso continua e pode ser que isso gere uma estrela de nêutrons, objeto extremamente denso e com imensa força gravitacional. Já caso o núcleo colapsado da estrela tenha mais do que cinco massas solares, ele pode colapsar completamente, dando origem a um buraco negro.

Fonte: National Geographic, Space.com (1, 2), NASA, The Conversation, Phys.org

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