Evolução estelar

As estrelas têm uma vida finita - muito longa comparada com a humana, mas finita. Os nossos bisavôs viam as mesmas estrelas que nós observamos hoje no céu. Estrelas como o nosso Sol vivem cerca de 10 mil milhões de anos ( IO10 anos ). Estrelas mais massivas que o

Sol tem vidas mais curtas, alguns milhões de anos. O facto de observarmos estrelas massivas indica-nos que teve lugar o nascimento de estrelas no passado e que ainda ocorre. De outro modo veríamos poucas estrelas, especialmente das mais massivas, que vivem relativamente pouco tempo.

As estrelas evoluem porque brilham. Ao perder energia para o espaço, as estrelas têm de mudar. No entanto enquanto envelhece uma estrela não arrefece. Ao contrário da maioria dos objectos, as estrelas não arrefecem quando libertam energia. As reacções nucleares no núcleo repõem a energia que a estrela liberta, em forma de radiação para o espaço.

Estudar a evolução estrelar é difícil, uma estrela como o Sol vive mais de 100 milhões de vidas humanas, não há hipótese de observar a evolução de uma estrela em particular, mas podemos observar muitas estrelas, e se soubermos a sua luminosidade e temperatura construir um diagrama H-R. Utilizando um diagrama H-R com muitas estrelas podemos adivinhar a evolução de uma estrela.

Para melhor compreender como o diagrama H-R nos pode dizer como evolui uma estrela vamos tentar fazer um estudo análogo com pessoas.

Vamos imaginar que somos borboletas e a nossa vida se limita a um dia. Durante o dia de vida de uma borboleta, ela não se consegue aperceber das alterações das pessoas. Uma pessoa que vê de manhã quando nasce terá o mesmo aspecto à noite quando a borboleta morre. No entanto a borboleta vê muitas pessoas com diferentes aspectos, altas, baixas, novas, velhas... A borboleta não consegue acompanhar a vida de uma pessoa, mas com a observação de muitas pessoas pode concluir que as pessoas mudam ao longo da sua vida.

Suponhamos que se pergunta a várias pessoas, escolhidas ao acaso, o seu peso e altura e se constrói um gráfico de peso e altura. Nota-se que a maioria dos pontos tendem a cair ao longo de uma linha, o que mostra que o peso geralmente aumenta com a altura. Mas pode encontrar-se grupos de pontos que não se situem perto desta linha

200 175 E g o as < 150 125 100 75 50

i—r

i—r

com idades entre os 1 e os 50 anos I I I 1 I I J 15 30 45 60 85

Peso {em kg)

Fig. 3.1 - Gráfico de Peso - Altura, de uma amostra de pessoas com idades compreendidas entre o 1 anos e os 50 anos.

Vamos agora construir outro gráfico de peso e altura, mas desta vez os pontos do gráfico representam os valores médios do peso e a altura, de um ser humano do sexo masculino, desde o seu nascimento até aos 20 anos (fig. 3.2). A linha que une os pontos mostra como evolui o peso e a altura de uma pessoa ao longo da sua vida. Se compararmos os dois gráficos vemos que as linhas são semelhantes, o que nos permite interpretar, o gráfico de peso e altura de muitas pessoas, como sendo um trajecto típico da evolução do peso e da altura de uma pessoa em particular.

No primeiro gráfico o tempo está implícito. Do mesmo modo, o tempo e a idade estão implícitos num diagrama H-R, no qual estão representadas duas propriedades fundamentais das estrelas, temperatura superficial e luminosidade. As alterações destas propriedades externas das estrelas ao longo da sua vida, são análogas as alterações sofridas pela altura e pelo peso de uma pessoa ao longo da sua vida.

Como vimos o diagrama H-R dá-nos pistas que nos permitem perceber a evolução de uma estrela ao longo dos tempos, apesar de nos ser impossível observar a evolução de uma estrela já que o tempo de vida das estrelas não é comparável ao nosso.

175

f '5°

Fig. 3.2 - Gráfico Peso - Altura - Idade. Neste gráfico estão representados, valores médios, para o peso e a altura de uma pessoa do sexo masculino, desde o nascimento até aos 20 anos.

Comparando mais uma vez a vida das estrelas com a vida dos homens. Suponhamos que tirávamos uma fotografia a uma família numerosa. A maioria das pessoas da fotografia estão na meia idade (dos 20 aos 60 anos); veríamos poucos bebés, algumas crianças e adolescentes, e poucas pessoas idosas. Teríamos muitas pessoas da meia idade porque, a maior parte da nossa vida é passada na meia idade; passamos pouco tempo na infância e na velhice. Portanto o número relativo de pessoas nestas idades reflecte a duração relativa de cada uma delas. É evidente que cada pessoa tem uma única vida. Esta fotografia simplesmente apanhou todos os membros da família ao mesmo tempo.

Vamos agora supor que temos um conjunto de objectos que evoluem. Cada um segue a sua vida, mas todos passam por fases semelhantes de evolução, por estádios semelhantes. Podemos estimar o tempo passado em cada estádio evolucionário, comparando o número de objectos neste estádio com os dos outro estádios. (Este argumento só é válido se a taxa de nascimentos e de morte se mantiverem constante, se mais ninguém nascesse, passaríamos a ver só gente velha - até deixarmos de ver quem quer que seja)

Recordando o diagrama H-R de muitas estrelas, que nos relaciona a luminosidade com a temperatura superficial, vemos que a maioria das estrelas se encontram na sequência principal. Portanto as estrelas que nela se encontram, estão a atravessar a fase mais longa e estável da sua evolução.

Outros estádios da evolução e uma estrela tais como gigante vermelha, devem ser mais curtos, já que nós vemos muito menos gigantes vermelhas, do que estrelas da sequência principal.

* idade

Crescimento típico de um homem _J J I ! I I L