FORMAÇÃO DE ESTRELAS. JOSÉ WILLIAMS VILAS-BOAS Divisão de Astrofísica

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1 FORMAÇÃO DE ESTRELAS JOSÉ WILLIAMS VILAS-BOAS Divisão de Astrofísica

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3 1 - Introdução O que se pensava sobre as estrelas? Pré-Socrático: Anaximandro (610 a.c.) O Sol e a Lua são anéis de fogo circundados pelo ar Anaximenes (discípulo de anaximandro) O ar era a substância básica da qual se originavam todas as coisas.

4 1.1 - Pré-Socrático: Heráclito O universo se equilibra entre duas forças e o fogo tem primazia como agente de mudanças. Os corpos celestes são taças de fogo Anaxágora (476 a.c.) No princípio o universo era uma mistura uniforme sem movimento. A mente entrou em ação e fez com que todo o sistema girasse; No vórtice resultante, a matéria fria, densa e escura ficou no centro, dando origem à Terra. O Sol e a Lua foram arrancados da Terra.

5 1.1 - Pré-Socrático: Empédocles Apresentou a doutrina dos quatro elementos mais duas forças: terra, ar, água, fogo + atração (amor) e repulsão (ódio) Anaximandro e Anaximenes (476 a.c.) A Terra e todo corpo material se formaram da condensação de uma massa de ar giratória

6 1.2 - Chineses: Chi Meng (25 a 250 d.c.) O Céu era vazio e sem substância... Não tendo fronteiras. O Sol, a Lua e as estrelas flutuavam no espaço 1.3 Renascimento La Place ( ) O Sistema Solar nasceu de uma nuvem de gás primitiva em rotação (Hipótese Nebular)

7 Questões fundamentais? Se as estrelas se formaram de uma nuvem progenitora Onde estão essas nuvens ou o que restou delas? Todas as estrelas estão formadas ou ainda existem estrelas se formando?

8 2 - ONDE NASCEM AS ESTRELAS? Primeiras observações das nuvens. John Hartman (1904) Linhas de Ca na direção de estrelas. Onde são geradas essas linhas? Década de 60 - O problema foi resolvido. 100 anos de Observadas as substâncias químicas: discussão sobre a H, H+, Na, Ca, CH+, existência CN, OHou não de nuvens OK, o gás existe mas não pode ser denso!

9 Astrochemistry O universo molecular - Helen J. Fraser, Martin R. S. McCoustra e David A. Williams MOLÉCULAS DETECTADAS NO ESPAÇO

10 3 - Onde estão as nuvens moleculares? Substâncias mais observadas - H, CO Amplamente distribuídas na Galáxia Excitadas Temperaturas baixas (>8 K) Densidades baixas (>10 2 Formam cm -3 ) estrelas de grande massa - Distribuição de nuvens na Galáxia Nuvens Moleculares Gigantes (M>10 6 M o ) Escuras (M<10 4 M o ) Forma estrelas de massa pequena... Observo buracos na Galáxia... - Primeiras Observações: William Hershel (1780)

11 Nessa época do ano podemos ver essa região no céu. Que região é essa?

12 GLOBULOS

13 Onde estamos nessa bagunça toda? SISTEMA SOLAR

14 Existem muitas Telescópio Espacial Hubble galáxias? Seguindo as idéias dos pré-socráticos, vamos voltar pra nossa Galáxia e procurar as nuvens de gás que formam as estrelas.

15 4 - Como nascem as estrelas? Em 1986 Estrelas nascem em condensações densas (glóbulos) nas nuvens de gás e poeira Glóbulos? A relação entre glóbulo e formação de estrela foi proposta em 1944 São regiões muito densas que absorvem a radiação das estrelas formadas em seu centro e portanto aparecem escuras quando observados no visível.

16

17 German Racca Pos Doutorando - INPE Maria Rita Iniciação Científica UNESP - Gura

18 Rádio-Física Uma pessoa SEST, Chile (14m) Parkes, Austrália (64 m)

19 4.2 O colapso dos glóbulos Hipóteses para simplificar: 1 - Glóbulo Esférico 2 - Temperatura constante. 3 - Pressão externa (imerso em uma nuvem) 4 - Tem rotação uniforme (observado) 5 - Campos magnéticos associados (observado) Como explorar o problema tendo-se em vista a complexidade? Concepções física e matemática do Problema

20 INSERIR CARTOO FORMAÇÃO DO UNIVERSO

21 Resultado similares são obtidos com as equações hidrodinâmicas v f P;.( v) 0 t t 2 B G ; x( vxb) B t f B ( B. ) B 8 4 Varia'veis : Q n 0 n Q ; P P P; v v v; B B B n

22 Resultado similares são obtidos com as equações hidrodinâmicas v f P;.( v) 0 t t 2 B G ; x( vxb) B t f B ( B. ) B 8 4 Varia'veis : Q n 0 n Q ; P P P; v v v; B B B n

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24 4.2.1 Massa crítica e tempo de colapso Simplificação para tratar o problema: considerar apenas: Atração gravitacional Pressão interna Usando as leis: mostra-se que: V=V o +gt V 2 =V o2 +2gd d = V o t+1/2 gt 2 mv 2 =kt N E w T O N M crit T 3/2 / 0.5 e que t colapso -0.5

25 4.2.2 Qual o papel do campo magnético? Glóbulo: Ionização interna pequena (Raio Cósmico) Suficiente para o campo magnético afetar a evolução do colapso.

26 Evolução temporal do colapso

27 4.2.3 Qual o papel das substâncias químicas?inserir CARTOO Convertem o calor interno em radiação Resfria o núcleo e desequilibra o sitema. Moléculas mais importantes: H 2 O, CO, H 2 5 Consequência do nascimento de uma estrela. Uma estrela é uma intensa fonte de radiação, produzindo mais luminosidade quanto maior for sua massa.

28 5.1 Estrelas de grandes massas (M>10 M sol ) Gigantes Azuis (O,B) - T SUP > ,00 K Produz muita radiação Cria uma bolha ionizada. Cria novas estrelas. 5.2 Estrelas de pequenas massas (M<3 M sol ) Criam um disco Fomam sitemas planetários

29 ESTRELAS DE GRANDES MASSAS (> 10 Mo) Representação esquemática do ambiente químico e físico de objetos estelar jovens de grande massa. (Vandishoeck and Hogerheijde, 1999)

30

31 Disco protoplanetário visto de lado (HST)

32 REGIÃO DE CHOQUE GÁS DE ALTA VELOCIDADE (CO,CS) GÁS ACELERADO DISCO MOLECULAR EM ROTAÇÃO GÁS IONISADO PROTOESTRELA ENVELOPE DE GÁS NEUTRO

33 Visão esquemática das características químicas de uma região de formação de estrelas de pequena massa em diferentes estágios evolutivos:

34 INSERIR CARTOO FORMAÇÃO DO UNIVERSO FIM

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