Anãs pretas e brancas

RKA4JL - E aí, pessoal, tudo bem? No vídeo passado nós começamos a desenhar uma estrela na sequência principal como, por exemplo, o Sol. E dentro dessa estrela, você tinha fusão de hidrogênio acontecendo. Em seguida, fora do núcleo você tinha hidrogênio. Você tinha plasma de hidrogênio. Quando eu falo plasma, eu estou falando de elétrons e prótons dos átomos individuais que foram dissociados. Isso porque as temperaturas e pressões são muito altas. É como se fosse uma sopa de elétrons e prótons em oposição aos átomos apropriados que nós associamos a temperaturas mais baixas. Então essa aqui é uma estrela de sequência principal. E nós vimos no último vídeo que este hidrogênio está se fundindo em hélio. E nós começamos a ter mais hélio aqui. E como cada vez nós temos mais hélio, o núcleo se torna mais denso. Isso porque o hélio é um átomo mais massivo, ou seja, é capaz de acumular mais massa em um volume menor. Então o núcleo se torna mais denso. E como o núcleo se torna mais denso, isso faz com que a fusão aconteça ainda mais rápido, porque é mais denso, há mais pressão gravitacional, ou seja, mais massa querendo chegar a ele, mais pressão sobre o hidrogênio que está fundindo. Então começa a se fundir mais. Deixe-me escrever isso aqui. O hidrogênio funde-se mais rápido. Nós até vemos isso no Sol. Se você perceber, o Sol hoje em dia é mais brilhante e mais quente, quer dizer, ele está se fundindo mais rápido do que quando nasceu, há cerca de 4,5 ou 4,6 bilhões de anos. Mas eventualmente você chega nesse ponto, de modo que o núcleo só tem hélio. Então haverá um ponto em que todo o núcleo é de hélio, e será muito mais denso do que aqui, porque toda essa massa aqui foi transformada em hélio. Na verdade, não tudo, mas muito disso foi transformado em hélio. A maior parte, agora, é de hélio, ou seja, você vai estar em um volume muito, mas muito menor. Em todo o tempo, a temperatura está aumentando e a fusão está ficando cada vez mais rápida. Agora este volume denso de hélio não está se fundindo. Nós vimos no vídeo passado que tem uma concha em torno dele, uma concha de hidrogênio que está se fundindo. Então, isso daqui é fusão de hidrogênio acontecendo. Isso aqui é apenas plasma de hidrogênio. Agora uma coisa nem tanto intuitiva, pelo menos para mim não foi tão intuitivo no início, é o que está acontecendo no núcleo. Ele está ficando cada vez mais denso, ou seja, ele está se fundindo em um ritmo mais rápido e assim está ficando cada vez mais quente. Então o núcleo é mais quente, fundindo-se mais rápido e ficando cada vez mais denso. Eu meio que imagino que está começando a desmoronar, ou seja, toda vez que entra em colapso está ficando mais quente e mais denso. Mas, ao mesmo tempo que isso está acontecendo, a estrela em si está ficando maior. Deixe-me colocar esse desenho aqui de que a estrela está ficando maior. Mas claro, não está desenhado em uma escala correta. É mais ou menos assim. As gigantes vermelhas são muito maiores do que as estrelas da sequência principal. Mas ao mesmo tempo que isso aqui está ficando mais denso, e o resto da estrela você pode ver que está menos denso e isso porque isto aqui está gerando tanta energia que é capaz de mais do que compensar, ou melhor, compensar a atração gravitacional para ele. Então, mesmo que isso seja mais quente, é capaz de dispensar o resto do material no Sol sob um volume maior. E esse volume é tão grande que a superfície da gigante vermelha é mais fria, ou seja, é mais fria que a superfície de uma estrela da sequência principal. Então aqui é mais quente. Não necessariamente é quente, mas é mais quente. Então, só para se ter uma ideia, quando o Sol se tornar uma gigante vermelha, seu diâmetro será cem vezes o diâmetro que é hoje. Uma outra maneira de pensar isso é que ele terá um diâmetro como a órbita da Terra ao redor do Sol atual. E ainda há uma outra maneira de pensar nisso. Onde nós estamos, agora, é próximo da superfície, ou perto da superfície, ou talvez dentro daquele futuro Sol. E para você ter uma ideia, quando o Sol se tornar uma gigante vermelha, a Terra não será nem uma partícula aqui. Será menor que isso, na verdade. Será liquefeita e vaporizada nesse tempo. Para você ter uma ideia, para que a luz alcance o Sol atual leva cerca de oito minutos partindo da Terra. Para se ter uma ideia, a luz chega a nós partindo do Sol em cerca de oito minutos, e aqui na nossa gigante vermelha ela levaria 16 minutos para ir de um ponto até outro ponto aqui, ou seja, se estivesse viajando neste diâmetro levaria cerca de 16 minutos e até mais, se fosse viajar um arco de circunferência. Então, realmente, gigantes vermelhas são estrelas muito, muito grandes, e vamos falar de outras estrelas no futuro. Elas são ainda maiores do que isso quando se tornam super gigantes. Então nós temos hélio aqui no centro, que está se fundindo mais, mais e mais rápido. E aqui nós somos uma gigante vermelha, ou seja, o núcleo está ficando cada vez mais quente até chegar à temperatura para a ignição do hélio, ou seja, até chegar a 100 milhões de Kelvin. E lembre-se: a temperatura de ignição para o hidrogênio foi de 10 milhões de Kelvin, e agora nós estamos falando de 100 milhões de Kelvin. E a essa temperatura, de repente, no núcleo, você começa a ter a fusão de hélio. Então, aqui você tem a fusão de hélio. Nós falamos, no último vídeo, que o hélio está se fundindo em elementos mais pesados, e alguns desses elementos predominantes são o carbono e o oxigênio. Você pode se perguntar como esses elementos mais pesados se formam no universo. Eles se formam, literalmente, devido à fusão no núcleo das estrelas, especialmente quando estamos falando de elementos até o ferro. Mas de qualquer forma, o núcleo, agora, está experimentando a fusão de hélio. Tem uma concha ao redor, de hélio, que não está lá, ou seja, não tem as pressões e temperaturas para fundir ainda. Então essa aqui é a concha de hélio, é apenas hélio regular. Mas fora disso nós temos as pressões e temperaturas para o hidrogênio continuar a fundir-se. Então, aqui fora você tem a fusão de hidrogênio e aqui fora você tem o plasma de hidrogênio regular. Mas o que acontece aqui, agora? Quando você tem a fusão de hélio de repente, isto é, mais uma vez fornecendo algum tipo de apoio externo e energético para o núcleo, isso vai neutralizar a contração cada vez maior do núcleo, uma vez que fica mais denso e mais denso, e mais denso. Isso porque agora toda a energia está indo para fora, ou seja, a energia está empurrando estas coisas para fora. Mas ao mesmo tempo que isso está acontecendo, mais e mais hidrogênio nessa camada aqui está se transformando em hélio, ou seja, está se fundindo em hélio. Então, está fazendo com que esta parte aqui de hélio seja ainda maior e mais densa, e com isso colocando ainda mais pressão sobre a parte interna. Então o que vai acontecer daqui a pouco? Eu acho que especialmente do ponto de vista cosmológico, esta fusão de hélio vai estar ocorrendo em um nível super quente, mas que está contida devido a toda essa pressão. Porém, em algum momento, a pressão não será capaz de contê-la e o núcleo vai explodir. Mas, claro, não vai ser uma dessas explosões catastróficas onde a estrela vai ser destruída. Ela só vai liberar muita energia, de repente, na estrela. Isso é chamado de flash de hélio. Vou colocar isso aqui: é chamado de flash de hélio. Mas, uma vez que isso acontece de repente, faz com que a estrela, agora, seja mais estável. Mas vamos colocar esse "mais estável" entre aspas, até porque, em geral, as gigantes vermelhas estão ficando menos estáveis que uma estrela da sequência principal. Mas, uma vez que isso acontece, você terá um volume ligeiramente maior. Portanto, não está sendo contido em um volume tão pequeno. Digamos que esse flash de hélio acabou cuidando disso. Então agora você tem aqui o hélio fundindo-se em carbono e oxigênio. Também existem combinações de outras coisas. Mas, claro, existem muitos elementos entre o hélio, o carbono e o oxigênio, ou seja, o carbono e oxigênio são os que dominam. E fora disso aqui você tem o hélio se formando, e fora disso, você tem seu hidrogênio em fusão. Então por aqui você tem o hidrogênio fundindo-se em hélio. Hidrogênio fundindo-se em hélio. E aqui fora, no resto do raio da nossa gigante vermelha super enorme, você tem seu plasma de hidrogênio, bem aqui. Mas o que vai acontecer enquanto a estrela envelhece? Bem, se avançarmos um monte... Lembre-se: como a estrela está ficando mais densa e densa no núcleo, as reações acontecem cada vez mais rápidas. Este núcleo está se expandindo cada vez mais e mais energia é liberada para fora, ou seja, a estrela continua crescendo e a superfície está ficando mais e mais fria. Então, se nós avançarmos bastante tempo, o que vai acontecer com a massa do nosso Sol é que se é mais massivo, em algum momento o núcleo do carbono e oxigênio que estão se formando vão começar a se fundir em elementos ainda mais pesados. Mas no caso do Sol, nunca chega a esses 600 milhões de Kelvin para realmente fundir o carbono e o oxigênio. Então, eventualmente, você terá um núcleo de carbono e oxigênio. Então aqui é o núcleo de carbono e oxigênio, ou principalmente carbono e oxigênio. E por fora nós temos o hélio, que não está se fundindo, que é cercado pela fusão de hidrogênio, que é cercado por hidrogênio que não está fundindo-se ou apenas plasma de hidrogênio do Sol. Mas, eventualmente, todo esse hidrogênio, que pode se fundir, vai acabar, e todo esse hélio aqui também vai acabar. E o que acontece é que eles vão ser utilizados nesse tipo de núcleo, ou seja, sendo fundido no carbono e no oxigênio. E você chega em um ponto que o seu núcleo, muito quente, é apenas de carbono e oxigênio, ou seja, todo esse tempo vai ficando cada vez mais e mais denso com elementos mais pesados, e cada vez mais elementos, mais pesados, vão aparecendo. Mas essa coisa muito quente, no caso do Sol, não vai ficar quente o suficiente para que o carbono e oxigênio se formem. Se fosse uma estrela mais massiva, até chegaria lá. Então, essa aqui será apenas uma bola super densa de carbono e oxigênio e todo o outro material do Sol. Lembre-se: foi super energético. Ele estava liberando toneladas e toneladas de energia, e quanto maior o raio da estrela se tornou, mais frio o lado de fora da estrela ficou, até que o exterior se torna esse tipo de nuvem, uma enorme nuvem de gás em torno do que já foi a estrela. Agora nós temos algo muito maior do que uma gigante vermelha. Eu posso desenhar, mais ou menos aqui, o raio ou diâmetro muito maior do que uma gigante vermelha e tudo o que resta é uma massa, uma massa super densa e eu chamaria isso de carbono inerte ou oxigênio, isso no caso do Sol. No começo está quente e vai liberar radiação porque é muito quente. Nós chamamos isso de anã branca. Então isso aqui é chamada de anã branca. Isso vai esfriar por muitos, mas muitos, muitos anos. Depois de muito, muito, muito tempo, quando perde toda a sua energia, se torna o que chamamos de anã negra, ou seja, será apenas uma bola super densa de carbono e oxigênio que é muito difícil de observar porque não está emitindo luz, ela não têm exatamente a massa de algo, como um buraco negro, que não está emitindo luz. Mas você pode até ver como isso está afetando as coisas. No próximo vídeo, nós vamos falar o que acontece com coisas menos massivas do que o Sol e também o que ocorre com coisas mais massivas, embora eu ache que você saiba que se nós acharmos algo mais massivo do que o Sol, nós teríamos muita pressão sobre essas coisas. Isso porque você tem muita massa ao redor e essas coisas se fundiriam em elementos mais pesados até chegarmos ao ferro. Mas é isso aí, pessoal. Até a próxima aula!