E por mais que o homem se torne importante, ele não é nada comparado às estrelas [Caroline Herschel] Paulo Roberto -

Transcrição

1 E por mais que o homem se torne importante, ele não é nada comparado às estrelas [Caroline Herschel] Paulo Roberto -

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3 As constelações Ao longo da história, a humanidade organizou a abóbada celeste agrupando certas estrelas. A imaginação permitiu associar os desenhos que essas estrelas formavam com animais, objetos, figuras mitológicas, etc., aos quais cada civilização que observava o céu atribuiu um nome significativo. Esses agrupamentos de astros totalmente artificiais (já que as estrelas podem estar muito distantes entre si [c]) se chamam constelações!

4 As constelações do zodíaco O zodíaco é uma faixa imaginária do firmamento celeste que inclui as órbitas aparentes da Lua e dos planetas Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. As divisões do zodíaco representam constelações na astronomia e signo no caso da astrologia.

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7 Imensas distâncias As distâncias no espaço são tão imensas que não podem ser expressas por quilômetros. Em seu lugar, usa-se a Unidade Astronômica, o ano-luz e o parsec. Unidade Astronômica: menos unidade de distância astronômica, equivale à distância média da Terra ao Sol: 150 milhões de km. Ano-luz: Distância percorrida pela luz em um ano à velocidade de km/s. Ou seja, de km. Parsec: Unidade usada para medir distâncias entre estrelas e galáxias. Corresponde a 3,26 anosluz. A estrela mais próxima do Sol, Alfa Centauri, encontra-se a 4,3 anos-luz da Terra, ou seja, a mais de 40 trilhões de quilômetros. Uma aeronave que viaje a km/h levaria mais de 2 milhões de anos para chegar até Alfa Centauri.

8 Paralaxe A paralaxe é usada para medir a distância das estrelas mais próximas. À medida que a Terra gira em torno do Sol, podemos medir a direção de uma estrela em relação às estrelas de fundo quando a Terra está de um lado do Sol, e tornamos a fazer a medida seis meses mais tarde, quando a Terra está do outro lado do Sol. A metade do desvio total na posição da estrela corresponde à paralaxe heliocêntrica, que é expressa por:

9 Distâncias da Terra até algumas estrelas e galáxias: Alfa-Centauri: 4,3 anos-luz. Sirius: 8,6 anos-luz Tau-ceti: 11,9 anos-luz Arcturus: 40 anos-luz Antares: 220 anos-luz Eta Carinae: anos-luz Andrômeda: 2,5 milhões de anos-luz NGC 4414: 60 milhões de anos-luz UDFj: 13,2 bilhões de anos-luz. (Galáxia mais distante já detectada).

10 Questão exemplo (Fuvest) No mês de agosto de 1988, o planeta Marte teve a máxima aproximação da Terra. Nesse dia, as pessoas, ao observarem o planeta, estavam vendo a luz emitida pelo Sol algum tempo antes. Aproximadamente quanto tempo antes? Considere as órbitas da Terra e de Marte circulares e coplanares, com raios de e km, respectivamente, e seja km/s a velocidade de propagação da luz. a) 81 anos-luz. b) 2,0 h. c) 30 s. d) 8,0 min. e) 17 min.

11 O que são estrelas?

12 As estrelas são corpos celestes de grandes dimensões em cujo interior são produzidas reações nucleares que provocam a emissão de uma gigantesca quantidade de energia ao espaço exterior.

13 Essas reações são produzidas no núcleo das estrelas. Em geral, 4 átomos de hidrogênio convertem-se em 1 átomo de hélio (fusão nuclear), desprendendo uma certa quantidade de energia. Essas reações nucleares são a causa da emissão de luz e calor.

14 As estrelas podem ser classificadas de acordo com a cor e o tamanho. A cor, o primeiro critério de classificação das estrelas, que frequentemente pode ser percebida da Terra, se deve a temperatura da sua superfície.

15 Os tipos espectrais De acordo com a cor, as estrelas são classificadas nos chamados tipos espectrais, designados com as abreviaturas O, B, A, F, G, K, M e L. Assim, as estrelas azuis são as que têm uma temperatura superficial mais elevada (estrelas do tipo O), enquanto as estrelas vermelhas são aquelas cuja temperatura superficial é menos elevada (estrelas do tipo M e L)

16 Tamanhos O tamanho das estrelas é muito variável. As maiores são denominadas SUPERGIGANTES e as menores, ANÃS. O SOL É UMA ESTRELA ANÃ!! A afirmação é empírica, isto é, vem da experiência de observação de milhares de outras estrelas no Universo, a maioria delas maiores do que o nosso Sol. Uma supergigante, como Betelgeuse, tem 650 vezes o diâmetro do Sol.

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18 O Sol é uma estrela anã e solitária.

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22 A magnitude de uma estrela é um número que indica seu brilho. Faz-se uma distinção entre magnitude aparente e a absoluta: a magnitude aparente (m) refere-se ao brilho da estrela conforme visto da Terra. Quanto mais brilhante uma estrela, menor a sua magnitude. Sirius, a estrela mais brilhante do firmamento, tem uma magnitude aparente de -1,46; e a estrela Polar tem uma magnitude de 2,10. A magnitude absoluta (M) é uma quantidade que indica o brilho intrínseco ou luminosidade da estrela.

23 O diagrama de Hertzsprung-Russel (HR) Em 1911, dois astrônomos, o dinamarquês Ejnar Hertzsprung e o norte-americano Henry Norris Russel, idealizaram um diagrama no qual estrelas conhecidas podem ser representadas em função de sua temperatura superficial e luminosidade.

24 Um gráfico cartesiano é utilizado nesse diagrama: o eixo vertical é o eixo dos valores de magnitude absoluta ou luminosidade (caso se tome como unidade a luminosidade do Sol) e o horizontal, dos valores de temperatura superficial da estrela medida em Kelvin (K).

25 O resultado da representação é que a maioria das estrelas concentra-se em uma faixa diagonal. Tal faixa foi denominada sequência principal e nela encontra-se o Sol. Fora da SP existe uma zona onde se concentram as estrelas maiores, as supergigantes vermelhas, de grande luminosidade e baixa temperatura superficial, outra com estrelas gigantes e outra ainda com as anãs brancas, poucos luminosas mas de temperatura muito alta.

26 Evolução Estelar As estrelas nascem, crescem e morrem. Em função de sua massa e de sua composição química inicial, desenvolvem-se de maneiras diferentes. Algumas, por exemplo, convertem-se em gigantes vermelhas e depois se transformam em anãs brancas.

27 Origem das estrelas As estrelas não vivem eternamente! Desde que nascem, estão transformando hidrogênio em hélio e este em outros elementos mais pesados (carbono, nitrogênio etc.) Tais reações liberam uma enorme quantidade de energia no espaço e são produzidas continuamente, até que esgotam as reservas da estrela.

28 As estrelas nascem a partir de grandes nuvens de poeira de gases interestelares, as chamadas NEBULOSAS. Os gases livres nessas regiões do espaço vão se agrupando como consequência da atração gravitacional. Pouco a pouco, a massa vai se concentrando e se aquece, até que chega um momento em que a temperatura do interior é suficientemente alta para dar início às reações nucleares que transformam o hidrogênio em hélio. Protoestrela e disco protoplanetário na nebulosa de Órion.

29 Atualmente, sabe-se da existência de lugares do céu onde ocorrem esses processos de formação de estrelas. A nebulosa de Órion é um desses lugares!

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32 Vida das estrelas Durante milhões ou bilhões de anos, as estrelas queimam o combustível nuclear: o tempo de vida de uma estrela é variável. Uma estrela anã, como o nosso Sol, vive aproximadamente 10 bilhões de anos (atualmente, encontra-se na metade de seu ciclo). Entretanto, as estrelas com maior massa vivem menos tempo, já que queimam o combustível a uma velocidade bem maior. Massa é o fator determinante na vida e morte das estrelas!

33 Anãs vermelhas São estrelas com pouca massa: entre 0,075 e 0,5 massas solares A temperatura da superfície é menor que K São o tipo de estrelas mais comuns na Via Láctea. Em geral, atingem apenas 0,01% da luminosidade solar. Devido a baixa luminosidade, nenhuma anã vermelha é visível à olho nu. Longo tempo de vida na Sequência Principal. Em geral, muitos bilhões de anos. Exemplos de anãs vermelhas: Wolf 359, Proxima Centauri, Ross 154, etc.

34 Anãs laranjas São estrelas com massa entre 0,5 e 0,8 da massa Solar. A temperatura da superfície está entre que K e K. Corresponde a 12% das estrelas próximas do Sol. Longo tempo de vida na Sequência Principal. Em geral, de 15 a 30 bilhões de anos. Possuem zonas habitáveis (regiões onde água líquida pode existir em planetas) bem mais seguras que as de anãs amarelas e anãs vermelhas. Exemplos de anãs laranjas: Alfa Centauri B, 61 Cygni, Epsilon Eridani, etc

35 Anãs amarelas São estrelas com massa entre 0,8 e 1,2 da massa do Sol. O nosso Sol é uma anã amarela. A temperatura da superfície está entre que K e K. Longo tempo de vida na Sequência Principal. Em geral, de 10 bilhões de anos. Exemplos de anãs amarelas: Sol, Tau Ceti, 51 Pegasi, Alpha Centauri A

36 Gigantes Azuis São estrelas com muita massa: mais de 20 massas solares A temperatura da superfície é de pelo menos K Gigantes azuis são estrelas raras. Em geral, são vezes mais luminosas do que o Sol.. O tempo de vida na Sequência Principal é razoavelmente curto. Em geral, alguns milhões de anos. Exemplos de gigantes azuis: Rigel, Regulus, Saiph, Deneb, etc Gigantes azuis no centro do globular M15.

37 Vida das estrelas Depois de esgotar o combustível nuclear, as estrelas sofrem diferentes transformações. O destino depende da massa e da composição química inicial da nebulosa progenitora.

38 Vida das estrelas Em aproximadamente 5 bilhões de anos, o estoque de hidrogênio do nosso Sol terá se esgotado. A fusão nuclear cessará e gravidade começa a destruir a estrela. Gravity aways wins. Para pode sobreviver, o Sol precisa encontrar uma nova fonte de combustível. O hélio está disponível, mas para pode queimá-lo o núcleo precisa estar em média 10 vezes mais quente do que quando queimava o hidrogênio. Enquanto a estrela se contrai, a natureza oferece uma última oportunidade ao Sol.

39 O centro da estrela se superaquece por ação da mesma pressão gravitacional que tenta esmagá-lo. Quando a temperatura nesse centro é de pelo menos 170 milhões de K, ocorre a fusão do hélio em carbono. A estrela que queimou hidrogênio durante 10 bilhões de anos, agora utiliza o estoque de hélio em apenas 100 milhões de anos. O calor intenso com a queima do hélio, faz as camadas externas da estrela se expandirem.

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41 Vida das estrelas As estrelas com pouca massa, como o Sol, incham-se até se converter em uma gigante vermelha.

42 Vida das estrelas Em seguida, expelem as camadas externas, formando uma nebulosa planetária, e esfriam pouco a pouco, até se converterem em uma anã branca. A estrela passa bem menos tempo na fase de gigante vermelha que na fase tranquila e, portanto, observam-se menos gigantes vermelhas que, por exemplo, estrelas como o Sol.

43 Vida das estrelas As estrelas com mais massa podem expelir as camadas exteriores violentamente. Diz-se, então, que uma Supernova se formou. Durante a explosão, a estrela supernova brilha mais que todas as estrelas de uma galáxia. Sobrevive somente o núcleo da estrela, que pode virar uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. A morte das estrelas e o no quê elas se transformam (anãs brancas, estrela de nêutrons, estrela exótica, buracos negros, etc. ) será visto na aula do dia 11/08 Objetos compactos. Supernova de Kepler

44 Ciclo de vida do Sol

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46 (ENEM) A cor de uma estrela tem relação com a temperatura em sua superfície. Estrelas não muito quentes (cerca de K) nos parecem avermelhadas. Já as estrelas amarelas, como o Sol, possuem temperatura em torno dos K; as mais quentes são brancas ou azuis porque sua temperatura fica acima dos K. A tabela apresenta uma classificação espectral e outros dados para as estrelas dessas classes. Disponível em: Acesso em: 1 maio 2010 (adaptado). Se tomarmos uma estrela que tenha temperatura 5 vezes maior que a temperatura do Sol, qual será a ordem de grandeza de sua luminosidade? A) vezes a luminosidade do Sol. B) vezes a luminosidade do Sol. C) vezes a luminosidade do Sol. D) vezes a luminosidade do Sol. E) vezes a luminosidade do Sol.