O Ciclo de Vida de Uma Estrela

As estrelas sempre foram muito misteriosas para o ser humano. As tribos das pradarias americanas viam nelas as fogueiras de seus ancestrais, em volta das quais eles estariam reunidos, contando histórias, caçando, etc.

Mesmo para a ciência, até pouco tempo parecia que as estrelas estariam para sempre fora do nosso alcance, que nunca poderíamos saber do que são feitas, por exemplo. Mas tudo isso mudou com a espectroscopia, a teoria da gravidade de Newton, o desenvolvimento de telescópios e a física atômica.

Juntando as peças, os cientistas têm uma boa ideia sobre como as estrelas se originam, como amadurecem, e como morrem. Boa parte destes processos já foi até testemunhada, principalmente os mais dramáticos: as explosões de novas, supernovas e hipernovas.

 Protoestrelas

 No princípio, as estrelas todas têm origem semelhante: uma grande nuvem de gás e poeira, conhecida como nebulosa planetária, ou nebulosa molecular gigante entra em colapso. O equilíbrio da nuvem é rompido, ela se fragmenta, e cada fragmento entra em colapso gravitacional. A matéria espirala cada vez mais rápido em direção ao centro, se aquecendo também.

Quando chega ao centro, a matéria está tão quente que está no estado de plasma ionizado, a substância mais quente do universo. Isso tudo acontece muito rápido: em poucas centenas de milhões de anos uma protoestrela se forma.

Essa “bolha de gás” quente tende a expandir, mas não muito, por que existe uma força que a mantém comprimida: a atração gravitacional de sua própria massa. O cabo-de-guerra entre estas duas forças poderosas vai dominar a vida da futura estrela.

O que vai acontecer a seguir depende da massa que ela acumulou.

 Estrelas Pequenas

 Estrelas do tamanho aproximado de até oito vezes o tamanho do nosso sol têm uma vida mais longa e rica. Tomando como exemplo o nosso sol, ele deve queimar como estrela amarela, transformando hidrogênio em hélio, por 10 bilhões de anos, mais ou menos (e está na metade deste ciclo). Estrelas menores têm temperatura menor e queimam por mais tempo.

Depois de ter transformado parte do hidrogênio em hélio, o processo para, e a estrela contrai, aquece e expande novamente, desta vez como uma estrela gigante vermelha, que transforma hélio em carbono, cálcio e outros elementos químicos.

Mas esta fase da vida não dura muito. Dois ou três bilhões de anos depois de se tornar uma gigante vermelha, o processo de conversão do hélio termina, e as camadas superiores da estrela caem sobre o núcleo, aquecendo-o rapidamente e gerando um flash de hélio que é quase uma explosão, expulsando as camadas exteriores da estrela para o espaço. As camadas expulsas vão formar o que chamamos de nebulosa planetária.

No fim, o que sobra é uma anã branca, uma estrela feita de carbono em alta pressão – um diamante, que vai esfriando lentamente, até que alguns trilhões de anos depois se torna um carvão frio no espaço. Este é o destino do nosso sol.

 Estrelas Gigantes

 Qualquer estrela que seja maior que dez vezes o nosso sol é uma gigante, e já começa a vida como gigante vermelha. Ela aquece mais, expulsa mais matéria na forma de um vento solar mais forte, e vive menos, muito menos.

Em apenas algumas centenas de milhões de anos, a estrela consome todo o seu hidrogênio, e entra em colapso. Mas ela é muito maior que o sol, e quando suas camadas exteriores desmoronarem, elas vão acelerar muito mais, e ricochetear violentamente no núcleo da estrela, explodindo em mais luz do que uma galáxia inteira – se torna uma supernova.

Quando explode como supernova, as estrelas gigantes também formam nebulosas. Só que como as supernovas produzem elementos mais pesados, as nebulosas produzidas por elas tem elementos mais pesados também. Depois de explodir como supernova, o que sobra da estrela se contrai e, se tiver massa de até 1,4 massas solares, se torna uma anã branca, terminando seus dias como um diamante.

Se tiver um pouco mais de massa, os elétrons são empurrados contra os prótons que se convertem então em nêutrons, e a estrela vira uma estrela de nêutrons ou um pulsar. Uma estrela de nêutrons pode ter a massa do nosso sol, e ter um diâmetro de apenas 30 quilômetros – elas são extremamente compactas. Para você ter uma idéia de como isso é compacto, um balde de uma estrela de nêutrons tem a mesma massa do que toda a água de nosso planeta.

Mas se a massa remanescente for maior que três massas solares, a atração gravitacional vence tudo, e ela continua “caindo” sobre seu núcleo, compactando-se em um corpo tão denso que a gravidade superficial não deixa nem mesmo a luz escapar: é um buraco negro.

 O Ciclo Reinicia

 Lembra das camadas da estrela gigante, expulsas pela explosão de supernova? Depois da explosão, estas camadas vão formando uma casca de gases e poeira, uma nebulosa planetária, rica em elementos.

Esta nebulosa planetária vai se misturar com outras nebulosas resultantes de explosões de outras supernovas, e vai um dia entrar em colapso e formar estrelas, em um ciclo.

Acredita-se que o sol tenha se formado de uma nebulosa planetária resultada da explosão da primeira geração de estrelas. Ou seja, o nosso sol representa a segunda reciclagem de material cósmico.

E como a nebulosa que o formou era a mistura dos restos da explosão de várias supernovas, existe uma boa chance que o carbono da tua mão direita tenha vindo de uma estrela, e o carbono da tua mão esquerda, de outra estrela. Já pensou?

É como poesia: você é filho das estrelas que tiveram uma vida curta, intensa e brilhante, agonizaram e explodiram em luz para que você pudesse vir a existir…

 

 Fonte: HypeScience

Buracos negros famintos comem dois pratos de uma vez

Quase todas as galáxias conhecidas no universo abrigam em seu centro um buraco negro supermaciço. Eles têm aumentado sua massa, já milhões de vezes superior à do sol, desde o Big Bang. Mas como eles conseguem acumular tanta matéria?

Em um modelo simples de buraco negro, o modo de expandir a massa seria atraindo gás através de suas bordas. Este gás formaria, naturalmente, um disco espiralado ao redor do buraco negro.

Entretanto, por questões físicas gravitacionais, esse procedimento levaria trilhões de anos para acumular massa. Astrônomos da Universidade de Leicester (Inglaterra) defendem que a formação de um único disco gasoso seria inviável: os buracos negros precisam arrumar algum outro jeito de engolir matéria tão rapidamente.

Pensando nisso, os cientistas criaram um modelo que compreende não um, mas dois discos rotatórios à volta do buraco negro. Um deles, menor, estaria orbitando bem junto à borda do buraco negro, e o externo orbitaria por fora do primeiro.

Além de estarem em posições distintas, os discos orbitam em eixos opostos e ângulos diferentes. Dessa forma, o gás contido em ambas as “órbitas” tende a colidir, devido à força centrífuga. O buraco negro, por sua vez, aproveita essas colisões para “se alimentar”, engolindo matéria de ambos os discos.

Segundo as simulações computadorizadas dos astrônomos, o fato de haver dois discos aumenta em mais de mil vezes o potencial de atração de um buraco negro. São duas fontes fornecendo matéria para o buraco em escala exponencial. Falta determinar, no entanto, como exatamente tal matéria é direcionada para o interior do buraco.

Fonte: HypeScience

Possibilidade do LHC criar Buracos Negros na Terra é alta

 

Enquanto muitos comemoraram o sucesso das primeiras colisões do Large Hadron Collider (LHC) outros não conseguiram dormir, pensando que o mundo seria engolido por um buraco negro feito pelo homem.

Mas, como você pode perceber, a Terra está muito bem. Mesmo assim, será que não existe o risco de criar um buraco negro nas próximas colisões? Um par de cientistas está tentando calcular a probabilidade de isso acontecer.

Baseados na teoria das cordas e em suas dimensões extras, eles concluíram que as colisões realmente podem formar buracos negros. Mas as chances de que eles iriam destruir o planeta ou até mesmo serem notados pelos mecanismos do LHC são pequenas.

Basicamente, é possível que os buracos negros sejam criados, mas eles seriam tão pequenos que não seriam notados. Para comprovar a existência deles, os cientistas precisariam estudar partículas que são criadas e deixam de existir quase instantaneamente.

Fonte: HypeScience

Buracos Negros supermassivos não são ativados por colisões entre galáxias

No centro de praticamente todas as grandes galáxias, existem Buracos Negros supermassivos com até bilhões de vezes a massa do sol.

Em muitas galáxias, incluindo a nossa Via Láctea, esse Buraco Negro central é calmo, mas em outras galáxias conhecidas, ele é ativo, com a matéria do núcleo da galáxia emitindo radiação intensa, uma vez que é sugada para dentro desse buraco negro.

E o que cria esses Buracos Negros supermassivos, então? Anteriormente, os cientistas acreditavam que uma colisão entre galáxias criava uma “festa de matéria” a ser comida pelos enormes Buracos Negros ocultos em seus centros.

Os cientistas pensavam que os buracos mais ativos eram “disparados” (começavam suas atividades) por duas galáxias em fusão, ou passando perto uma da outra. Tais distúrbios titânicos poderiam dirigir o material de uma galáxia em direção ao núcleo de um Buraco Negro.

Agora, uma nova pesquisa indica que essas colisões entre galáxias não são responsáveis pelas ingestões excessivas de buracos negros. Em vez disso, forças misteriosas dentro das galáxias podem ser culpadas pelo nascimento dos gigantes.

Uma equipe internacional de cientistas analisou mais de 600 galáxias ativas, o que lhes permitiu fazer um mapa tridimensional mostrando suas localizações.

Como a luz leva tempo para viajar, conhecer a distância dessas galáxias da Terra também ajuda a revelar suas idades. Os cientistas calcularam que as galáxias ativas mais brilhantes eram mais comuns no universo cerca de 3 a 4 bilhões de anos após o Big Bang, enquanto os núcleos menos brilhantes apareceram mais tarde, atingindo um máximo de cerca de oito bilhões de anos após o Big Bang (o universo tem agora cerca de 13,7 bilhões de anos).

Embora algumas das galáxias ativas sejam extremamente brilhantes, a maioria deles é apenas moderadamente brilhante. Surpreendentemente, os pesquisadores descobriram que as colisões galácticas não eram responsáveis por ativar a maioria desses núcleos mais comuns, menos brilhantes.

Se núcleos ativos fossem consequências de galáxias em colisão, como era esperado, os cientistas teriam os encontrado apenas em galáxias com massa moderada – cerca de um trilhão de vezes a massa do sol.

Em vez disso, os pesquisadores descobriram que os núcleos mais ativos residem nas galáxias com massas cerca de 20 vezes maior do que a teoria da colisão havia previsto – galáxias que contêm grande quantidade da matéria escura invisível, ainda não identificada, que compõe cerca de 85% de toda a matéria no universo.

Mesmo no passado distante, até quase 11 bilhões de anos atrás, quando o universo era novo, colisões de galáxias só podiam representar uma pequena percentagem das galáxias moderadamente brilhantes ativas.

Naquele tempo, as galáxias estavam mais próximas e fusões deveriam ser mais frequentes do que no passado mais recente, por isso os novos resultados são ainda mais surpreendentes.

As descobertas indicam que os Buracos Negros são geralmente alimentados por processos dentro da própria galáxia. Por exemplo, nuvens moleculares em um disco de galáxia massiva poderiam ter impulsionado seu buraco negro central através de perturbações no disco, o que o fez começar a se alimentar. Mais estudos devem esclarecer essa questão.

 

Fonte: HypeScience

Locais que formam estrelas podem contar como surgiu o universo

Há algumas décadas, os astrônomos reconhecem a importância de se compreender as radiações espaciais, provenientes de vários pontos da Via Láctea, para entender como as estrelas se formaram em nossa galáxia. E as respostas, ao que parece, não serão dadas por um equipamento espacial recente ou ainda por lançar, e sim por uma das sondas mais antigas ainda em operação.

Lançadas há mais de 34 anos no espaço e ainda operando até os dias de hoje, as sondas Voyager 1 e 2, da NASA, são os objetos espaciais mais longe da Terra ainda em operação. Atualmente, elas se encontram nas bordas do sistema solar, depois de passar recolhendo dados essenciais sobre todos os planetas a partir da Terra.

Da distância em que estão, as sondas Voyager detectam um tipo especial de radiação, chamada de “linha de Lyman-Alpha”. Tal radiação, composta basicamente de hidrogênio ionizado, já foi observada por astrônomos em outras galáxias, mas nunca na Via Láctea. O motivo é a própria radiação solar, que “ofusca” nossa sensibilidade à linha de Lyman-Alpha.

Todas as regiões espaciais, das quais as sondas constataram a emissão de radiação Lyman-Alpha, têm um ponto em comum: são pontos de formação de novas estrelas. As gêmeas Voyager continuam examinando as bordas do sistema solar, mas essa tendência está se confirmando com impressionante precisão.

A relação entre estes dois fatores é clara: se um local de “produção” de estrelas é abundante na emissão de

determinada radiação, entender o mecanismo por trás disso pode contar muito sobre como o universo foi composto em seus primórdios, a partir dos primeiros corpos celestes. Esse é o desafio dos cientistas da NASA a partir de agora.

 Fonte: HypeScience

Foto: Nebulosa da Lagoa e seu penhasco austral

Cumes brilhantes e nuvens de poeira formam essa imagem tirada nas proximidades da região formadora de estrelas “M8”, também conhecida como Nebulosa da Lagoa. A foto cobre uma área da região, por vezes chamada de “penhasco austral”, que tem cerca de 20 anos-luz.

A lagoa cósmica fica a cerca de 5.000 anos-luz de distância da Terra, na direção da constelação de Sagitário e no centro da nossa galáxia, Via Láctea. A foto foi tirada pelo telescópio Gemini Sul, da NASA.

Fonte: HypeScience

Foto espacial: M8, a Nebulosa Lagoa

Essa linda nuvem cósmica é uma parada popular dos telescópios que passeiam pela constelação de Sagitário. Charles Messier, um observador do século XVIII foi quem catalogou a Nebulosa M8.

Os astrônomos de hoje reconhecem a Nebulosa Lagoa como um berçário de estrelas, que está a 5 mil anos luz de distância, na direção do centro da Via Láctea.

Essa fotografia incrivelmente nítida, tirada no Chile, mostra o centro da Nebulosa, assolado por fortes ventos estelares. Estima-se que a Nebulosa tenha 30 anos luz de comprimento.

Fonte: HypeScience

Foto: HH-222, a Nebulosa da Cachoeira

Como surgiu a Nebulosa da Cachoeira? Ninguém sabe. Essa fantástica estrutura localizada na região da NGC 1999, na Grande Nuvem Molecular de Órion, é uma das mais misteriosas já encontradas no universo.

Também conhecida como HH-222, essa nebulosa tem um alongado jato gasoso que se estende por aproximadamente dez anos-luz e emite uma surpreendente variedade de cores. Uma hipótese é que o filamento de gás tenha surgido do vento proveniente de uma jovem estrela que se chocou contra uma nuvem molecular próxima.

Não existe explicação, no entanto, para o motivo pelo qual a Nebulosa da Cachoeira e os jatos mais fracos parecem convergir para um ponto brilhante, uma incomum fonte de rádio, localizada no canto superior esquerdo da estrutura em curva.

Uma teoria é que a incomum fonte de rádio se originou de um sistema binário contendo uma anã branca quente, uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, e que a Nebulosa da Cachoeira seria apenas um jato proveniente desse sistema energético.

Esses sistemas, no entanto, são normalmente emissores fortes de raios-X, e nenhuma emissão de raio-X foi detectada. Por isso, até agora, esse caso permanece sem solução. Talvez observações futuras e outras inteligentes deduções possam desvendar a verdadeira origem dessa enigmática nebulosa.

Fonte: HypeScience

Nebulosa perto do Buraco Negro no centro da nossa Galáxia

O monstro negro e misterioso que está no centro da nossa galáxia está prestes a perder a paciência. Observações recentes feitas pelo Very Large Telescope (VLT) indicam que uma nuvem de gás vai se aventurar muito perto do Buraco Negro supermassivo no nosso centro galáctico.

A nuvem de gás está sendo esticada, aquecida e parte dela deve cair no Buraco Negro ao longo dos dois próximos anos.

Nessa ilustração artística, o pouco que resta da nuvem depois dela passar muito perto do Buraco Negro é mostrado em vermelho e amarelo, arqueando para fora da armadilha gravitacional mortal à sua direita.

A órbita da nuvem é mostrada em vermelho, enquanto as órbitas das estrelas centrais são indicadas em azul. Estima-se que essa nebulosa que está desaparecendo tenha várias vezes a massa da Terra. Já o Buraco Negro central contém cerca de quatro milhões de vezes a massa do nosso sol.

Uma vez que a nebulosa cai no Buraco Negro, não se espera ouvir mais nenhuma notícia da nuvem de gás novamente…

Fonte: HypeScience

Mistérios escuros: cientistas estudam Buraco Negro da Via Láctea

Em um esforço para compreender melhor os Buracos Negros, astrônomos voltaram seus telescópios para o sistema binário Cygnus X-1.

Contendo uma estrela e um buraco negro de massa estelar, Cygnus X-1 fica dentro da constelação de Cygnus, na Via Láctea.

Sua descoberta em 1972 levou a discussão ampla, incluindo uma aposta feita por Stephen Hawking se o sistema tinha ou não um buraco negro (Hawking perdeu).

O estudo forneceu informações detalhadas sobre a massa, a rotação e a distância do sol do Buraco Negro.

Esse conhecimento pode ajudar os cientistas a reunir informações sobre o estado do buraco negro hoje, e também revelar pistas sobre sua história inicial.

Para estudar objetos no espaço, os astrônomos contam com informações emitidas na forma de radiação eletromagnética – luz.

Mas a gravidade dos buracos negros é tão forte que não escapa emissões, tornando-se um desafio de estudar. A única informação que eles revelam é a sua massa, rotação e carga elétrica.

Essa pesquisa teve o olhar mais detalhado de um buraco negro até hoje.

Antes dos astrônomos começarem suas medições, eles precisavam determinar o quão longe Cygnus X-1 estava. Usando um sistema de rádio-telescópio no Havaí, a equipe calculou que Cygnus X-1 fica a 6.070 anos-luz do sol.

A medição também revelou que o objeto estava se movendo muito lentamente através da Via Láctea, cerca de 15 quilômetros por segundo.

Os cientistas então vasculharam duas décadas de dados de outros telescópios, e combinaram todas as análises, o que permitiu que eles calculassem que o Buraco Negro dentro de Cygnus X-1 é quase 15 vezes mais massivo que o sol, tornando-o um dos Buracos Negros estelares mais maciços da Via Láctea.

Buracos negros estelares são menores e mais comuns do que seus primos supermassivos. Enquanto os buracos negros maiores tendem a ser encontrados nos centros das galáxias, Buracos Negros estelares estão espalhados por toda parte.

Atualmente, cerca de 20 buracos negros estelares foram estudados dentro da Via Láctea, apesar de teóricos sugerirem que nossa galáxia pode ter centenas de milhões deles.

Os astrônomos também calcularam que o Buraco Negro gira mais de 800 vezes por segundo – quase a metade da velocidade da luz. A rotação rápida pode ajudar astrônomos a analisarem outros gigantes escuros. Saber que o buraco negro foi formado com uma rotação aparentemente grande ajuda a restringir modelos detalhados de supernova e/ou colapsos estelares.

Sua rápida rotação, combinada com seu lento progresso através da galáxia, oferece dicas sobre sua origem. A alta velocidade de rotação é mais provável um produto de seu nascimento. Ao mesmo tempo, se o Buraco Negro tivesse sido criado por uma explosão estelar chamada supernova, a força da explosão teria dado um “pontapé” que teria feito com que Cygnus X-1 viajasse mais rápido através da Via Láctea.

Outra pesquisa, publicada há quase uma década, sugere que o buraco negro foi produzido por uma implosão estelar sem uma explosão, quando uma estrela massiva entra em colapso depois de uma supernova.

No entanto, o buraco negro Cygnus X-1 parece ter nascido de uma morte estelar relativamente suave. Neste caso, não há rejeição do núcleo que gera a onda de choque maciça que cria uma supernova. Assim, um colapso direto poderia ser um evento relativamente suave.

Tal transformação teria permitido que Cygnus X-1 ficasse com a massa e energia que a maioria dos buracos negros estelares perde durante suas mortes violentas.

 

 Fonte: HypeScience

Buraco Negro Gigantesco Cria Bolha de Partículas

Quando se fala em “Buraco Negro”, normalmente imaginamos uma espécie de “aspirador de matéria”, do qual nem mesmo a luz escapa. Contudo, alguns não apenas absorvem partículas, mas as expelem – e os feixes chegam perto de atingir a velocidade da luz. Quando desaceleram, criam uma espécie de “bolha” que, apesar do tamanho, é invisível para telescópios convencionais. Assim, usando um equipamento capaz de capturar imagens a partir de ondas de rádio de baixa frequência, o Telescópio Internacional LOFAR, uma equipe de astrônomos de vários países conseguiu registrar o fenômeno. “O resultado é de grande importância”, destaca Francesco de Gasperin, um dos autores do estudo. “Ele mostra o enorme potencial do LOFAR e traz fortes evidências do vínculo entre Buracos Negros, galáxias e seus arredores”. Durante o teste do LOFAR, os astrônomos observaram o centro da galáxia Messier 87 (que é 2 mil vezes mais massiva do que a nossa), onde está um dos maiores Buracos Negros já descobertos, cuja massa é 6 bilhões de vezes maior que a do Sol. Em poucos minutos, o buraco absorve uma quantidade de matéria equivalente à da Terra, converte parte dela em radiação e expele grande parte em altíssima velocidade – emitindo ondas de rádio. Em comparação com o resto do universo, a bolha é especialmente “nova”: tem “apenas” 40 milhões de anos. Além disso, o que vemos com a ajuda do LOFAR não é apenas um registro de uma atividade que ocorreu há muito tempo, pois a bolha recebe constantemente novas partículas expelidas pelo Buraco Negro. “O que é mais fascinante é que esse resultado dá pistas sobre a violenta conversão matéria-energia que ocorre muito perto do Buraco Negro”, destaca a pesquisadora Andrea Merloni. “Nesse caso, o Buraco Negro é particularmente eficiente em acelerar o jato [de matéria], e muito menos efetivo em produzir emissões visíveis”.

Fonte: diHITT