A IMAGEM DO UNIVERSO (parte 38/n)

Sobre galáxias e estrelas

Uma galáxia é um ajuntamento de estrelas, gás e poeira, que se unem por ação da gravidade. Sabe-se hoje que a parte visível do Universo comporta cerca de 100 bilhões de galáxias, cada uma contendo em média cerca de 100 bilhões de estrelas. Somando tudo, são 10 bilhões de trilhões de estrelas! Com o impressionante detalhe de que as estrelas guardam entre si distâncias extraordinariamente elevadas: a estrela mais próxima do Sol, a estrela Alfa, da constelação de Centauro, dele dista 4,2 anos-luz (cerca de 40 trilhões de quilômetros!).

Constelação de Centauro

- Se não existir vida fora da Terra, então o Universo será um grande desperdício de espaço (...), costumava dizer Carl Sagan.

As galáxias têm variados aspectos, mas Edwin Hubble classificou-as segundo três tipos: galáxias elípticas, galáxias espirais e galáxias irregulares. Nossa galáxia, a Via Láctea, é uma galáxia espiral, de diâmetro igual a 100 mil anos-luz e espessura de 16 mil anos-luz, contendo entre 200 e 400 bilhões de estrelas. O Sol, uma delas, é a estrela que comanda nosso sistema solar, o qual, como um todo, desloca-se no espaço a uma velocidade de 16 quilômetros por segundo, em direção a Vega, a estrela mais brilhante da constelação de Lira. O diâmetro do Sol é mais de um milhão de vezes o diâmetro da Terra, sua massa é maior que 330 mil vezes a massa da Terra, e dele distamos cerca de 150 milhões de quilômetros. Sua luz demora mais de oito minutos para chegar até nós e é tão intensa que não nos deixa ver os outros astros durante o dia. O telescópio com que os cientistas estudam o Sol tem um filtro especial para proteger sua visão.

Via Láctea

Galáxia elíptica

Galáxia irregular

O que ocorre nas estrelas?

Uma estrela se forma quando uma gigantesca nuvem de gás hidrogênio começa a ser comprimida por ação da gravidade. A força da gravidade aquece o gás gradativamente, fazendo com que a energia gravitacional seja convertida em aceleração do movimento dos átomos de hidrogênio, ou seja, em energia cinética. Cada hidrogênio, no seu núcleo, tem apenas um próton, cuja carga positiva repele os prótons dos outros hidrogênios. Desse modo, inicialmente os prótons conseguem ficar separados, numa luta vitoriosa da sua energia eletromagnética contra a energia gravitacional.
Entretanto, quando, por ação da gravidade, a temperatura supera dez milhões de graus absolutos (graus Kelvin), a energia cinética dos prótons passa a sobrepujar a sua repulsão eletrostática, tendo como consequência que os prótons começam a se chocar uns com os outros. No choque, os núcleos de hidrogênio fundem-se em hélio, liberando uma enorme quantidade de energia, pois o próton do hidrogênio pesa mais que o próton do hélio, havendo uma sobra de massa (cerca de 0,7% do hidrogênio fundido), que se converte em energia nos termos da fórmula de Einstein (e = mc²). Essa energia preserva a estrela, pois contrabalança a atração gravitacional, que tende a puxar a estrela da sua periferia para o centro, e dela se originam o calor e a luz emitidos pela estrela.

- Uma estrela é uma cozinha nuclear, que queima hidrogênio para sobreviver, resultando dessa queima uma cinza nuclear na forma de hélio refugado.

Com o decorrer de bilhões de anos, os átomos de hidrogênio vão sendo consumidos, sempre acumulando mais hélio, até que a fusão de hidrogênio cessa e a a cozinha nuclear para de funcionar. Não há mais a sobra de massa resultante da fusão nuclear, nem, portanto, energia para contrabalançar a gravidade, e esta tende a esmagar a estrela.

Gigante vermelha

Gigante vermelha

Mas a temperatura da estrela assim comprimida se eleva a tal ponto que a estrela adquire a capacidade de queimar o próprio hélio, convertendo-o em outros elementos, como carbono e lítio. A estrela diminui muito o seu tamanho, mas sua temperatura torna-se muito mais elevada e sua atmosfera se expande de forma extraordinária. Nesse ponto a estrela deixa de ser uma estrela amarela normal e passa a ser uma "gigante vermelha". É o que acontecerá com o Sol, daqui a cinco bilhões de anos, quando nesse processo sua atmosfera ultrapassará a órbita de Marte.

- Gigante vermelha é uma estrela queimando hélio.

Anã branca

Anã branca

Quando o hélio é todo queimado, a cozinha nuclear novamente para de funcionar, a gravidade volta a predominar, obrigando a gigante vermelha a encolher-se numa "anã branca", que pode ter um tamanho menor que um décimo de milésimo de seu tamanho original, embora preserve praticamente toda a massa original da estrela. Uma anã branca é o núcleo que resta da estrela depois que ela ejeta as suas camadas exteriores. Se a estrela original for pequena, sua anã branca será um pequeno astro moribundo cuja gravidade não segura os gases da periferia, que se espalham.

- Anã branca é o produto final de uma estrela que não tem massa suficiente para transformar-se numa supernova.

Supernova

Supernova: uma estrela explodindo

Há, porém, o caso de estrelas muito pesadas (algumas vezes mais pesadas que o Sol), que podem continuar fundindo elementos que resultaram da fusão do hélio, numa luta desesperada contra a gravidade, resultando no processo elementos cada vez mais pesados, até chegar à produção de ferro. Quando se alcança esse estágio, em poucas horas o núcleo é transformado em ferro, a energia da estrela é sugada, a pressão cai e as camadas externas começam a despencar em direção ao centro da estrela. Vão de encontro ao núcleo sólido de ferro, onde quicam e são ejetadas para o espaço sideral a altas velocidades, numa explosão que se chama de "supernova". A explosão pode expulsar para o espaço até 9/10 da matéria de uma estrela, num processo em que os elétrons colapsam com o núcleo, chocando-se com os prótons e originando nêutrons.

- A supernova é, pois, a explosão catastrófica de uma estrela que exauriu seu combustível nuclear.

Estrela de nêutrons (Pulsar)

Pulsar

Durante algum tempo, a supernova se apresentará com um brilho superior ao de uma galáxia de cem bilhões de estrelas. Com a energia da explosão da supernova, e no calor e pressão da mesma, são produzidos todos os elementos mais pesados que o ferro, que são lançados no espaço juntos com os escombros da explosão.
Os gases liberados no espaço dão origem a uma nova nebulosa (na qual poderão surgir novas estrelas).
Ao fim e ao cabo, a supernova se transforma numa estrela de nêutrons, totalmente morta, girando e emitindo radiação, como se fosse um farol dentro do Universo, por isso às vezes chamada de "estrela que pisca" ou "pulsar"(nome que se originou da expressão "pulsating radio sources").

-Uma estrela de nêutrons, que resulta portanto do colapso de uma estrela que passou pelo estágio de supernova, tem uma área equivalente à da cidade de Campinas, mas com uma densidade tão grande que uma colher de chá de sua matéria pode pesar um bilhão de toneladas.