A vida e a morte de uma estrela (Parte 1)

Como cidades reluzentes no deserto, as galáxias emergem da grande escuridão do Universo, compostas de bilhões de luzes ofuscantes, chamadas de estrelas. Mas, como nasceram essas estrelas? Como irão morrer? E como é possível que todos os seres humanos na Terra devam sua vida à morte de estrelas? A busca por respostas começa em grandes nuvens de poeira, hidrogênio e plasma: as nebulosas. Nebulosas são berçários de estrelas. Novas estrelas estão em processo de nascimento nas áreas centrais.

Lembre da Tabela Periódica que você deve ter visto em suas aulas de química. Na tabela periódica, os elementos mais leves (ou seja, aqueles elementos que possuem um menor número de prótons em seu núcleo) ficam em cima. Os mais pesados ficam embaixo.  O hidrogênio é o elemento mais leve, simples e abundante do Universo. É também o principal componente das estrelas. Dentro de uma nebulosa, concentrações de gás e poeira formam, ao longo de milhões de anos, pequenas nuvens, unidas por uma força que nos é muito familiar. Vamos agora relembrar as nossas aulas de física. Existe um ramo da física chamado Mecânica. A Mecânica é o ramo da física que estuda o movimento. Nas aulas de Mecânica todos nós somos apresentados a famosa Lei da Gravitação Universal. A Lei da Gravitação Universal, formulada pelo físico inglês Sir Isaac Newton, diz que “todos os corpos se atraem mutuamente na razão direta de suas massas e na razão inversa do quadrado da distância que os separa”. Em outras palavras, a Lei da Gravitação Universal diz que existe uma força que nos mantêm presos a terra. A força que nos mantém presos a terra é a mesma força que faz com que a terra gire ao redor do sol, bem como todos os outros planetas do sistema solar. É essa força que faz com que as nuvens de poeira e gás que se formem nas nebulosas, se contraiam e formem estrelas. Só para se ter uma idéia das dimensões dessas nuvens formadoras de estrelas, poderíamos considerar que, para formar uma estrela do tamanho do Sol (que possui 1,5 milhões de quilômetros de diâmetro) é preciso uma concentração de gás e poeira 100 vezes maior do que o nosso Sistema Solar. Agora, para aqueles que acham que o Sol é muito grande, observem a imagem abaixo, onde o tamanho do sol é comparado com o tamanho de uma estrela chamada Arcturus e tentem imaginar a magnitude da nuvem de gás e poeira que deu origem a esta estrela:

A estrela de Arcturus é a quarta estrela mais brilhante no céu noturno. Ela faz parte da constelação do Boieiro e é cerca de 30 vezes maior que o Sol. Mas voltemos à nossa história.

Quando as nuvens de gás e poeira, das quais falamos, se formam nas nebulosas, a temperatura delas é muito baixa, centenas de graus abaixo de zero. Com o passar do tempo a gravidade começa a fragmentá-las e comprimi-las e então o calor tende a aumentar. Aí está mais uma aplicação prática das aulas de física quando estudamos os gases. Do estudo dos gases nós conhecemos uma lei chamada “Lei de Charles das Transformações Isocóricas”. Esta lei diz que se mantermos o volume de um gás constante, a temperatura dele irá aumentar proporcionalmente ao aumento da pressão. Ou seja, nos gases, à medida que aumentamos a pressão (para comprimir as nuvens de gás e poeira) aumenta também a agitação entre as moléculas que nada mais é do que a temperatura.

Em centenas de milhares de anos, a nuvem adquire a forma de um disco. A gravidade atua no centro do disco e este se torna uma esfera, cuja temperatura pode chegar a 2 milhões de graus celsius. A esse sistema nós denominamos protoestrela.

Dez milhões de anos se passam e o centro da protoestrela começa a ferver a 18 milhões de graus celsius. Então, acontece algo incrível: o núcleo se torna tão quente que consegue suportar a fusão termonuclear. O que é fusão termonuclear? A fusão termonuclear é um fenômeno que acontece quando as partículas de determinada substância estão submetidas a uma temperatura tão elevada, e estão se movimentando tão desesperadamente, que os núcleos do átomo se chocam e se fundem formando átomos de outros elementos. É como se atirássemos uma bola de bilhar contra a outra e elas tornassem-se uma só. Imagine átomos de hidrogênio como pequenas bolas de bilhar, que agora estão se movimentando desesperadamente na protoestrela. Átomos de hidrogênio possuem em seu núcleo um próton, ou seja, uma unidade de carga positiva. Ao lado do hidrogênio, na tabela periódica, está o hélio, que possui dois prótons em seu núcleo, ou seja, duas unidades de carga positiva. Assim, se “somarmos” um hidrogênio com outro hidrogênio teremos dois prótons e dois prótons caracterizam um átomo de hélio. Assim, os átomos de hidrogênio se fundem na protoestrela e formam átomos de hélio. Quando essa reação acontece, para cada hélio formado é liberada uma quantidade de luz que denominamos fóton. É por isso que as estrelas brilham. A partir do momento em que, na protoestrela, inicia-se o processo de fusão nuclear, ela torna-se uma. E eis aí como nasce uma estrela! Depois de nascer, a vida da estrela será um batalha contínua contra a força da gravidade. A gravidade, que forma a estrela, agora tenta destruí-la, porque o único objetivo da gravidade é unir todas as coisas. Para continuar vivendo, a estrela precisa vencer a força da gravidade, aplicando uma força em sentido contrário. O calor dentro da estrela faz com que a fusão nuclear ocorra, e a fusão nuclear é que produz a pressão necessária para vencer a força da gravidade que atua sobre a estrela. No início de sua vida, a estrela consegue fazer com que a pressão que ela exerce seja igual à força da gravidade, então agora ela pode queimar em paz, até que... algo acontece. O suprimento de hidrogênio da estrela começa a acabar e a fusão nuclear começa a formar elementos mais pesados e incapazes de realizar fusão. Então, a estrela começa agora a sucumbir diante da força da gravidade, que irá conduzí-la a morte, e esse será o nosso próximo assunto. Aguardem...



Lucas de Lima