POR QUE AS ESTRELAS BRILHAM?
Parece uma pergunta boba, não? Você saberia dizer o porquê?
As perguntas mais simples, às vezes, são as mais difíceis de responder e estão cheias de sutilezas.
Vamos falar de estrelas? Segue aí a explicação!
#AstroThreadBR
{c} Drew Evans
Antes de qualquer coisa, o que é uma estrela?
Qualquer pessoa que já olhou para o céu numa noite limpa já viu essas coisinhas brilhantes que chamamos de estrelas.
O que você talvez nunca tenha se perguntado é o que são, de fato, essas coisas brilhantes.
Estrelas são basicamente uma esfera de gás, muito quente, ligada gravitacionalmente.
E com 'ligada gravitacionalmente' eu quero dizer que o gás possui tanta massa, que a gravidade 'gerada' por essa massa é mais que suficiente para manter o gás preso nessa forma de esfera.
Esse gás é tão quente que está completamente ou parcialmente ionizado, dependendo da camada da estrela. Isso quer dizer que os átomos que a compõem perderam seus elétrons, que vagam por ali também.
Esse gás ionizado é chamado de plasma!
{c} NASA Solar Dynamics Observatory
Exato, estrelas não são bolas de fogo! Embora sejam muito quentes.
Mas beleza, por que elas brilham? Isso está relacionado com uma diferença de temperatura entre interior delas (muito quente) e a 'superfície' (mais fria).
A diferença de temperatura faz com que a energia seja transportada de seu interior para sua superfície. Essa energia vem na forma de fótons (partículas de luz) que, quando chegam na superfície da estrela, escapam para o espaço e então podemos ver a estrela.
Você pode entender esse transporte de energia com uma analogia. Se você acende um fogão ou uma vela e, segurando algum pedaço longo de metal, colocar uma de suas extremidades no fogo, rapidamente sua mão começa a ficar quente.
(NÃO FAÇA ISSO!!!)
Isso acontece porque existe uma diferença de temperatura entre uma extremidade do metal no fogo e a outra em sua mão. Logo, o calor (a energia) do fogo é transportada até a sua mão ao longo desse pedaço de metal.
No pedaço de metal a energia é transportada por condução. O calor faz com que os elétrons do pedaço de metal se mexam mais rápido onde está quente e vão batendo uns nos outros. Isso difunde a energia ao longo das partes mais frias do pedaço de metal.
Nas estrelas, o transporte de energia acontece por radiação ou convecção.
No transporte por radiação, os fótons são emitidos e absorvidos pelo Sol até que cheguem na superfície.
A emissão dos fótons acontece, pois o Sol é quente. Essa emissão de luz pode ser vista em um pedaço metal muito quente também.
Já no transporte por convecção, eles são transportados em 'bolhas'. Algo como acontece na panela quando estamos aquecendo água, por exemplo.
Ok, mas como surge essa diferença de temperatura?
Ela surge devido a uma diferença de pressão, também entre o interior e a superfície da estrela.
O gás mais comprimido (denso) no interior da estrela é também mais quente que o gás próximo da superfície (menos denso).
Mas por que existe essa diferença de pressão?
Parece que eu tô enrolando você com um detalhe que depende de outro, e de outro etc.
Mas pra responder porque existe essa diferença de pressão, eu tenho que falar do como as estrelas nascem!
Imagem: LH 95
{c} NASA/ESA
Estrelas nascem de nuvens de gás bem frias. Com temperaturas da ordem de -263 °C.
Imagem: Glóbulos de Bok em IC 2944
{c} NASA/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Como possuem muita massa, partes dessas nuvens se contraem devido à ação de sua própria gravidade.
Essa contração faz com que a nuvem perca energia gravitacional e vá ficando mais densa (do centro para a borda) e menor, aumentando então a pressão.
{c} University of California
O aumento da pressão acontece, pois as regiões mais centrais precisam suportar o peso das camadas mais externas da estrela em formação (o gás em contração).
Tudo acontece de forma a produzir aquela diferença de pressão entre núcleo e superfície.
A produção dessa diferença de pressão então gera, consequentemente, a diferença de temperatura entre núcleo e superfície da estrela que comentei antes.
Dizemos que a estrela está formada, quando a temperatura em sua região mais central (núcleo) atinge valores nos quais a fusão termonuclear do hidrogênio passa a ser possível.
Essa temperatura precisa ser de pelo menos 10 milhões de °C!
A temperatura na superfície é de apenas alguns milhares de °C.
Logo, existe literalmente uma diferença de milhões de °C entre as partes mais centrais da estrela e sua superfície!
Quentinho, não?
Nesse ponto dizemos que a estrela está em sua fase de sequência principal. Fase na qual passará a maior parte de sua vida.
Imagem: Plêiades
{c} NASA/ESA observatório Palomar
Aqui, a estrutura da estrela atingiu um equilíbrio. Onde a contração continuada do gás que a formou é interrompida devido à alta pressão (e consequentemente temperatura) alcançada em seu interior.
A pressão se equilibra com a gravidade e cessa a contração!
A diferença de temperatura produzida por isso tudo, então, faz com que energia em forma de luz seja transportada do interior até a borda da estrela e emitida para o espaço.
Isso torna as estrelas brilhantes!
A gravidade sempre quer fazer com que a matéria se comprima cada vez mais. Dessa maneira, a ignição da fusão no núcleo e o brilho são basicamente a estrela agonizando, por bilhões de anos, tentando escapar do colapso gravitacional.
Um pouco triste?
Recapitulando:
Uma nuvem de gás começa a colapsar, devido a sua própria atração gravitacional. Isso faz com que a nuvem perca energia gravitacional que, então, é convertida em energia térmica, devido ao aumento da pressão do gás em contração.
O aumento de energia térmica é o aumento da temperatura, o que acontece de forma que o interior da estrela fique mais quente que as regiões mais externas.
A diferença de temperatura faz com que energia, na forma de luz, seja transportada até a superfície da estrela e escape.
A luz escapa e então viaja pelo espaço em todas as direções. Quando a detectamos, seja com nossos olhos ou com instrumentos, a estrela se torna visível para nós.
E é por isso que vemos esses pontinhos de luz brilhantes no nosso céu noturno!
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