A maioria das estrelas são estrelas da sequência principal que fundem hidrogênio para formar hélio em seus núcleos, incluindo o nosso sol

Nosso Sol é uma estrela da sequência principal, uma anã amarela do tipo G que tem uma vida útil total estimada em cerca de 10 bilhões de anos antes de deixar sua fase de sequência principal. Crédito da imagem: NASA

Estrelas da sequência principal fundem átomos de hidrogênio para formar átomos de hélio em seus núcleos. Cerca de 90% das estrelas do universo, incluindo o sol, são estrelas da sequência principal. Essas estrelas podem variar de cerca de um décimo da massa do Sol até 200 vezes mais massivas.

As estrelas começam suas vidas como nuvens de poeira e gás. A gravidade aproxima essas nuvens. Uma pequena protoestrela se forma, alimentada pelo material em colapso. As protoestrelas geralmente se formam em nuvens densas de gás e podem ser difíceis de detectar.

"A natureza não forma estrelas isoladamente", disse Mark Morris, da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLS), em um comunicado. "Forma-as em aglomerados, a partir de nuvens nativas que colapsam sob a sua própria gravidade."

Corpos menores, com menos de 0,08 da massa do sol, não podem atingir o estágio de fusão nuclear em seu núcleo. Em vez disso, elas se tornam anãs marrons, estrelas que nunca se inflamam. Mas se o corpo tiver massa suficiente, o gás em colapso e a poeira queimam mais, eventualmente atingindo temperaturas suficientes para fundir hidrogênio em hélio. A estrela por sua vez se torna uma estrela da sequência principal, alimentada por fusão de hidrogênio. A fusão produz uma pressão externa que se equilibra com a pressão interna causada pela gravidade, estabilizando a estrela.

Quanto tempo uma estrela da sequência principal vive depende de quão massiva ela é. Uma estrela de maior massa pode ter mais material, mas queima mais rápido devido às temperaturas mais altas do núcleo causadas por forças gravitacionais maiores. Enquanto o sol passará cerca de 10 bilhões de anos na sequência principal, uma estrela 10 vezes mais massiva permanecerá por apenas 20 milhões de anos. Uma anã vermelha, que tem metade da massa do Sol, pode durar de 80 a 100 bilhões de anos, o que é muito mais do que a idade do universo que é de 13,8 bilhões de anos. Essa longa vida útil é uma das razões pelas quais as anãs vermelhas são consideradas boas fontes de planetas que hospedam vida, porque são estáveis por tanto tempo.

Sirus, a estrela mais brilhante do céu noturno, é uma estrela binária composta por Sirius B, uma anã branca massiva e Sirius A, uma estrela da sequência principal do tipo A. Crédito da imagem: Getty

ESTRELA DE BRILHO RELUZENTE

Há mais de 2.000 anos, o astrônomo grego Hiparco foi o primeiro a fazer um catálogo de estrelas de acordo com seu brilho, de acordo com o astrônomo desenvolvedor de software Dave Rothstein, que se formou na Universidade de Cornell com doutorado em filosofia e mestrado em astronomia, em 2007.

"Basicamente, ele olhou para as estrelas no céu e as classificou de acordo com o brilho delas, as estrelas mais brilhantes eram 'magnitude 1', as próximas mais brilhantes eram 'magnitude 2' etc., até 'magnitude 6', que eram as estrelas mais fracas que ele podia ver", escreveu Rothstein. Instrumentos modernos melhoraram as medições de brilho, tornando-as mais precisas.

Crédito da imagem: ©genially

No início do século 20, os astrônomos perceberam que a massa de uma estrela está relacionada à sua luminosidade, ou quanta luz ela produz. Ambos estão relacionados à temperatura estelar. Estrelas 10 vezes mais massivas que o sol brilha mais de mil vezes mais.

A massa e a luminosidade de uma estrela também se relacionam com sua cor. Estrelas mais massivas são mais quentes e azuis, enquanto estrelas menos massivas são mais frias e têm uma aparência avermelhada. O sol cai no meio do espectro, dando-lhe uma aparência mais amarelada.

"A temperatura da superfície de uma estrela determina a cor da luz que ela emite", de acordo com o Observatório Mundial de Las Cumbres. "As estrelas azuis são mais quentes que as estrelas amarelas, que são mais quentes que as estrelas vermelhas."

Esse entendimento levou à criação de um gráfico conhecido como diagrama de Hertzsprung-Russell (HR), um gráfico de estrelas baseado em seu brilho e cor (que por sua vez mostra sua temperatura). A maioria das estrelas está em uma linha conhecida como "sequência principal", que vai do canto superior esquerdo (onde as estrelas quentes são mais brilhantes) até o canto inferior direito (onde as estrelas frias tendem a ser mais escuras).

QUANDO AS ESTRELAS SE APAGAM

Eventualmente, uma estrela da sequência principal queima o hidrogênio em seu núcleo, chegando ao fim de seu ciclo de vida. Neste ponto, ela deixa a sequência principal.

Estrelas com menos de um quarto da massa do Sol colapsam diretamente em anãs brancas. As anãs brancas não queimam mais a fusão em seu centro, mas ainda irradiam calor. Eventualmente, as anãs brancas devem esfriar em anãs negras, mas as anãs negras são apenas teóricas; o universo não tem idade suficiente para que as primeiras anãs brancas esfriem o suficiente e façam a transição.

Estrelas maiores encontram suas camadas externas colapsando para dentro até que as temperaturas sejam quentes o suficiente para fundir hélio em carbono. Em seguida, a pressão de fusão fornece um impulso para fora que expande a estrela várias vezes maior do que seu tamanho original, formando uma gigante vermelha. A nova estrela é muito mais escura do que era como uma estrela da sequência principal. Eventualmente, o sol formará uma gigante vermelha, mas não se preocupe, isso não acontecerá por um bom tempo ainda: daqui a uns cinco bilhões de anos, na verdade.

"Neste processo do sol se tornar uma gigante vermelha", disse Joshua Blackman, pesquisador especializado em astronomia estelar e sistemas planetários da Universidade da Tasmânia, "provavelmente destruirá os planetas internos... provavelmente Mercúrio e Vênus serão destruídos."

A impressão de um artista da evolução de uma estrela parecida com o Sol, desde o seu nascimento como uma pequena protoestrela à esquerda, até a sua expansão para uma gigante vermelha e depois para uma nebulosa planetária, à direita. Crédito da imagem: ESA

Se a estrela original tinha até 10 vezes a massa do Sol, ela queima seu material em 100 milhões de anos e colapsa em uma anã branca superdensa. Estrelas mais massivas explodem em uma violenta morte de supernova, expelindo os elementos mais pesados formados em seu núcleo por toda a galáxia. O núcleo restante pode formar uma estrela de nêutrons, um objeto compacto que pode vir em uma variedade de formas.

A longa vida das anãs vermelhas significa que mesmo aquelas formadas logo após o Big Bang ainda existem hoje. Eventualmente, no entanto, esses corpos de baixa massa queimarão seu hidrogênio. Elas ficarão mais escuras e mais frias e, eventualmente, as luzes se apagarão. 

RECURSOS ADICIONAIS

Saiba mais sobre os ciclos de vida das estrelas e o que acontece com diferentes estrelas e seus destinos no Science Mission Directorate da NASA.

BIBLIOGRAFIA

• JW Blackman, JP Beaulieu, DP Bennett, C. Danielski, C. Alard, AA Cole, A. Vandorou, C. Ranc, SK Terry, A. Bhattacharya, I. Bond, E. Bachelet, D. Veras, N. Koshimoto , V. Batista & JB Marquette, Nature.com, "Um análogo joviano orbitando uma estrela anã branca"
• Jesse S. Allen, The Classification of Stellar Spectra, University College London
• O diagrama Hertzsprung-Russell, Agência Espacial Europeia

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Referência:

TILLMAN, Nola Taylor; BIGGS, Ben. Main sequence stars: definition & life cycle. Space, 26, jan. 2022. Disponível em: <https://www.space.com/22437-main-sequence-star.html>. Acesso em: 27, jan. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.