O que são as Estrelas?

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Fonte de Energia 

Olhamos para o céu durante o dia e vemos nuvens, brancas ou cinzas de chuva, o Sol, e durante a noite as estrelas e a Lua. O que a gente sabe, mas às vezes esquece, é que o sol é uma estrela também. Para entendermos melhor o que são as estrelas, vamos pensar ao contrário: todas as estrelas que nós vemos (e as que não vemos) podem ser encaradas como outros sóis, que produzem luz e calor assim como o nosso, uns mais e outras menos. 

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 Vamos olhar para a nossa estrela mais próxima. O Sol é uma bola de fogo que queima no céu. Correto? Nãooooo. Para haver fogo é necessário o oxigênio, além do estopim e do combustível. Mas no espaço sideral não há oxigênio em quantidade suficiente para isso. Então por que é tão quente?  O sol é constituído basicamente de Hidrogênio (92%) e Hélio (7%), e 1% e alguns outros gases, assim como a maioria das estrelas. Mas hidrogênio e hélio são gases, então podemos dizer que as estrelas são bolas de gases super quentes, tão quentes que o gás vira plasma. Essa quentura toda vem do seu núcleo, onde acontece uma coisa muito curiosa: a fusão nuclear.

fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/fissao-e-fusao-nuclear/imagens/fusao-nuclear-9.gif

Vamos entender: fusão nuclear, de maneira bem simplificada, é a união de dois átomos para formarem um só.  Os átomos disponíveis para tal são os de Hidrogênio, o mais simples dos elementos, e dois desses hidrogênios se "grudam" e viram um átomo de Hélio. O que impressiona é que isso acontece em uma escala enorme, e libera uma grande quantidade de energia. No caso do nosso Sol, uma estrela até pequena perto de outras, libera cerca de 383 yotta-watts (3,83 x10^26W) por segundo ou 91.500.000.000 megatoneladas de TNT.
Só para comparar, a bomba de nuclear que devastou Hiroshima tinha potência de 0,013 Megatoneladas de TNT.  Uma divisão rápida nos mostra que em um segundo, o sol gera energia de mais ou menos 7.038.461.538.462 bombas atômicas (lol).

Vamos imaginar que somos um átomo de hidrogênio (uhuu) e ai estamos sendo atraídos intensamente para o núcleo do Sol, nós e bilhões de outros iguais a nós até que o espaço fica tão apertado que outro hidrogênio se junta conosco, a dita fusão. E agora? Essa junção libera energia, e essa energia nos empurra a fora, e vamos voltando e subindo pelas 9 camadas do Sol. O interessante é que a medida que subimos, nos deparamos com milhões de outros hidrogênios descendo, e nos empurram para baixo, mas temos que subir porque existem outros milhões de hélio subindo junto, e esse sobe e desce demora mais ou menos uns 200 mil anos para que atravessemos todas as camadas e finalmente cheguemos a camada mais externa e a energia seja liberada para o espaço para aquecer a Terra e os outros planetas (ufa).

fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/
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Resumo das funções das zonas solares:

1 - Núcleo: Região massiva das estrelas onde ocorre a fusão nuclear.

2 - Zona de Radiação: Zona intermediária e tem esse nome pela grande concentração de radiação eletromagnética gerada pelas fusões.

3 - Zona de Convecção: Camada mais exterior onde a energia é transmitida agora por convecção ( transporte de massa por meio da diferença de temperatura e pressão, o mesmo que acontece ao botarmos um ar condicionado no teto e não no chão, por que o ar quente sobe o ar fio desce, e esse sobe e desce faz com que todo ambiente fique frio, mas no caso das estrelas ainda estão bem quentes).

4 - Fotosfera: Superfície visível das estrelas.

5 - Cromosfera: Uma camada irregular acima da fotosfera, pode se entender ainda por milhares de quilômetros.

6 - Coroa: Camada mais externa, não visível normalmente, mas é perceptível bem em eclipses, como um envoltório ao redor do Sol, por isso recebeu esse nome. Nessa região que se originam os ventos solares, que quando atingem a Terra pode causar interferências em rádios e telecomunicações.

7 - Mancha Solar: Região com redução de temperatura e pressão, geralmente tornando mais opaco, dando impressão de ser uma mancha na estrela.

8 - Grânulos: Aparência granulada que se dá devido a camada interior de convecção, que , por ser irregular, variam muito de tamanho, ficando como bolas em cima da superfície.

9 - Proeminência: Formas exóticas que saem dos limites das estrelas, geralmente em forma de laço, passam de todas as camadas, mas não é tipicamente permanente. Duram alguns meses. O problema é quando esses laços se rompem, chamados de ejeção de massa coronal, pode causar sérios danos as comunicações pela sua grande intensidade no campo magnético na Terra, mas nada do que os filmes retratam com o sol engolindo a Terra. Ainda não.

Vida e Morte das Estrelas

Assim como tudo que há no universo, as estrelas nascem e morrem. O nascimento de uma estrela acontece de maneira simples, com o elemento mais abundante do universo que é o Hidrogênio. Uma nuvem muito grande de hidrogênio, grande o tanto quanto o próprio sistema solar ou mais é um belo local para dar origem a uma estrela. Mas nem todo lugar no espaço dispõe dessa quantidade de matéria livre. Esses lugares especiais são chamados de berçários ( abaixo). 

Pilares da Criação, está na Nebulosa de Águia
fonte: http://hypescience.com/wp-content/uploads/2014/07/Pillars_of_Creation.jpeg

Muito provavelmente, por conta de uma pequena massa que já exista ali, comece a atuar uma pequena gravidade. Essa gravidade faz com que essa poeira e gás comecem a se juntar, juntar, juntar e juntar, e a massa aumente, assim como a gravidade também, o que junta cada vez mais esses elementos. Quanto mais próximos, mais esses elementos, mais adquirem calor e começam a sugar tudo ao redor com mais força. Mas esse é um processo lento de formação. Podemos então estipular que uma estrela nasce quando acontece a fusão dos primeiros hidrogênios e viram hélio, pois a partir desse ponto liberam energia. Essa fase em que acontece a fusão do Hidrogênio é estável e dura uns 10 bilhões de anos para estrelas do tamanho do Sol. Se forem maiores, duram alguns milhões. Estima-se que o Sol tenha cerca de 4,6 bilhões de anos. 

Nascimento deu ma estrela. fonte : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d8/HyperNova1_LG.jpg/800px-HyperNova1_LG.jpg

Lembra-se do nosso passeio por dentro do núcleo? Pois é, pense ai o que será que acontece quando todo o hidrogênio acabar? Só restará Hélio Pois bem, lá vamos nós de novo voltar para o núcleo, deixar de ser hélio e virar outro elemento como carbono, oxigênio, ferro. Nessa fase. a estrela ganha muita energia e expande muito, virando a chamada Gigante vermelha. Aumenta muito seu tamanho, o suficiente para que o Sol chegue até a Terra (oO). Calma que isso é só daqui a 5 bilhões de anos.

Idade do Sol
Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/22/Ciclo_de_vida_do_sol.PNG

Entretanto, um dia essa estrela perde força para fazer a fusão e ai vem a chamada fase Maturidade. Nesse ponto, o fim da estrela depende muito do tamanho dela.

1 – Anã Branca: Se for do tamanho do Sol ou um pouco maior, a gigante vermelha não conseguirá mais fundir os elementos, isso dura uns 2 bilhões de anos, e liberará massa pelo espaço e virará uma estrela bem menor, chamada de anã branca. Ainda restará muita massa, mas não ocorrerá mais fusão e ela esfriará com o passar do tempo.

fonte: http://www.menteracional.com/wp-content/uploads/2014/07/white_dwarf_by_I3a12C1.jpg

2- Estrelas de Nêutrons: Se for mais ou menos 50% maior que o nosso Sol, a gravidade será bem mais intensa ela continuará sugando os elementos para seu interior, e continuará realizando fusão até certo ponto a mais que as estrelas anãs. A estrela enfim entra em colapso gerando a chamada Supernova (as maiores liberações de energia que existem; ejeta muita matéria para o espaço e cria um fenômeno chamado de Nebulosa). Os elétrons e prótons começam a se chocar, dando origem aos nêutrons. Esse tipo de estrela é bem pequena, cerca de 10 km de raio, mas com uma incrível gravidade e densidade, possui campo magnético muito forte. Algumas dessas estrelas viram pulsares, ou seja, emitem radiação como um farol pela alta rotação que ela tem. Os pulsos são extremamente precisos, tanto que os primeiros cientistas a observarem pensaram ser alienígenas.

Pulsar; Imagem ilustrativa pois não são perceptíveis a olho nú, apenas a radares muito sensíveis.
fonte: http://www.tecnologiasdeultimogrito.com/wp-content/uploads/2012/04/Pulsar.jpg

3 – Buracos Negros: Estrelas muito maiores que o Sol, fundem elementos até o ferro, dai não conseguem suportar a própria massa e também geram uma Supernova muito violenta que devasta tudo ao redor. Mas diferente das Estrelas de Nêutrons, a gravidade é tão forte nesse ponto que vira um ponto de extrema gravidade que suga tudo, até a luz.

Também não são visíveis justamente pela pequena massa e por não emitirem luz. Mas se sabe a localização pelas características
fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5e/BH_LMC.png/330px-BH_LMC.png

 Supernovas 

Falamos algumas vezes nessa palavra. É importante destacá-la porque é um fenômeno que gera uma imagem muito bonita para nós. A Supernova é uma explosão de estrelas muito maiores que o Sol, já sabemos disso. Provavelmente o nosso Sol nasceu de uma Supernova pois na Terra há todos os elementos químicos conhecidos e não há outra estrela "viva" por perto que faça fusão. Formações desse tipo recebem nome de Nebulosa. 

Nebulosa do Caranguejofonte: http://www.fotosefotos.com/page_img/28510/galaxia_nebulosa_do_caranguejo 

Nebulosa de Águia
fonte: http://wallpaper.ultradownloads.com.br/143624_Papel-de-Parede-Nebulosa-de-aguia--143624_1280x800.jpg

E dessas nebulosas surgem outras novas estrelas. Muito bonita a trajetória de uma estrela que cumpre seu papel, aquece e gera vida, depois acaba explodindo num fenômeno incrível e dá origem há outras estrelas e planetas.

Mais uma vez  terminarmos nosso passeio por essas formações muito especiais no nosso universo e que há milênios nos ajudam a navegar, a plantar, a prever cheias e secas. Provavelmente não haverá mais vida humana na Terra quando o Sol colapsar, mas enquanto isso podemos olhar para esta estrela com um pouco mais de respeito e admiração que ela merece.

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Por Luis Henrique G. Santos, funcionário público estadual, Técnico em Edificações, cursando faculdade de Ciência e Tecnologia na Universidade Federal do Maranhão e professor de rede de ensino de apoio de matemática, física e química, amante dos assuntos sobre ciências exatas e astronomia, inovação, tecnologias, descobertas e curiosidades sobre o mundo.  

Sobre

   Autor

     Este blog foi criado por Luis Henrique G. Santos, funcionário público estadual, cursando faculdade de Ciência e Tecnologia na Universidade Federal do Maranhão e professor de rede de ensino de apoio de matemática, física e química, com apoio do coautor Leonardo Sá, também servidor público e cursando faculdade de Ciência e Tecnologia.

O objetivo é simples: disseminar a ciência mostrando como é fácil perceber que as coisas que têm nos livros nada mais são do que o nosso dia a dia. Tentamos transmitir as informações da maneira mais simples possível para que todo público consiga compreender nossas matérias em sua plenitude seja ele de qualquer classe social e cultural. Se ao final, o leitor conseguir refletir um pouco sobre como nosso mundo funciona, como é possível entender o passado com os padrões dos dias atuais, olhar para o céu e perceber que tudo isso é tão pouco perto do que podemos explorar, então o nosso objetivo estará concluído.

O Início da Astronomia - Planetas

O Início da Astronomia

 A astronomia é uma das ciências mais intrigantes que existem, por dois motivos: o céu está a alcance de todos, mas também porque o céu está fora do alcance do todos. Muitas vezes pensamos que estrelas estão muito longe, brilhando e paradas no céu. Um pensamento relativamente correto, e não obstante do nosso dia a dia corrido em que apreciar o céu é algo que poucos fazem, e talvez aqueles que façam ainda sejam olhados pelos colegas como "sem ter o que fazer". Há muito tempo atrás não existia internet, tampouco whatsapp, nem televisão, nem dominó. O único espetáculo da noite era o céu, então, vamos imaginar que estamos num tempo em que o céu está em evidência e poderemos assim descobrir muitas coisas.

Os Planetas

Você Já percebeu que é bem intuitivo afirmar que tudo fora da Terra está girando ao nosso redor. Que o Sol nasce e se põe, que a lua gira ao redor da Terra, que tudo que existe está girando ao redor da Terra enquanto estamos parados e apreciando o espetáculo do cosmo. Aristóteles (300 anos a.C) e Ptolomeu (ano 100 d.C) também perceberam isso. Se você tivesse nascido nessa época talvez ficasse bem famoso também com esse pensamento. Uma tese interessante sustentada por eles é que a Terra só pode estar fixa porque caso se movesse, os pássaros e as coisas em queda livre seriam deixados para trás (imagine um pára-quedista pulando de avião e dai a Terra vai embora ele fica no espaço !!!). Essa ideia foi chamada de Geocentrismo.

Entretanto, depois de 1500 anos, um astrônomo e matemático de nome Nicolau Copérnico observava os astros a olho nu e não tinha equipamentos sofisticados. Mas mesmo assim observou que alguns planetas não acompanham a órbita circular ao redor da Terra, ou melhor, eles não se mexiam do leste para oeste fixos no céu como as estrelas, algo muito estranho que ia contra qualquer teoria já aceita. Representamos nessas imagens abaixo o vôo de um planeta em alguns meses:

Fonte: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg1UTKhi_E0JyVyKYGjJYSRoaP_p1c4_OmvBejTlWqDsOSLEJc-rEzSkIp9m1qER0LyOYA62bvHAmX64C1jFASxia-xHNasWDohI4zvuHLSCx8dW901mbMjRTn99kjV1Di06x6wmDT_3foj/s1600/MarsRetroTTezel750x500pxl@30q.jpg

Qualquer pessoa pode fazer isso também, basta ter paciência de observar os planetas. Então, depois de muita especulação, publicou em 1543, ano de sua morte, e quando o Brasil ainda era tomado dos índios, a teoria do Heliocentrismo, onde o planeta Terra era só mais um dentre outros que orbitavam o sol. Entretanto, esse modelo não era avançado pois em sua época não havia cálculos maduros o suficientes e demorou até o ano de 1700 para que seu modelo fosse aceito por alguns astrônomos.

Galileu, outro estudioso físico, matemático, astrônomo e filósofo (pouco né?), que muitos confundem como inventor do telescópio, mas na verdade ele foi o primeiro a usar em cunho científico, o que ajudou em muito suas teorias. Viveu por volta do ano de 1600, e abraçava a causa do Heliocentrismo. Para provar, fez um experimento que você também pode fazer: em pé e parado se você jogar uma pedra da altura da sua cabeça, ela cairá em junto ao seu pé. Se você subir numa bicicleta ou skate ou qualquer coisa que se mova e tenha uma altura, e soltar a pedra, ela continuará caindo junto a você! A melhor maneira de fazer essa experiência seria jogar algo do teto do carro em movimento para que caia dentro do próprio carro, porque evita a ação do vento, assim como se tivesse num trem. Você perceberá que o objeto não fica para trás com o movimento do veículo, mas continua a cair verticalmente. Galileu fez isso, só que em cima de um mastro de um barco. Jogou uma pedra, e este barco estava se movendo. Mas a pedra não ficou para trás, continuou a cair no pé do mastro.

 

Fonte: http://image.slidesharecdn.com/relatividadeespecialmaio-2011pub-120815193034-phpapp01/95/einstein-e-a-relatividade-especial-21-728.jpg?cb=1345059215

 Então a Terra se movendo, ou não, as coisas sempre cairiam no chão sem ficarem para trás. Por Galileu pensar isso, foi condenado pelas suas publicações em 1633, suspeito de heresia (crime contra regilião). Mas não chegou a ser queimado vivo como outros cientistas.

Um jovem estudante da escola protestante chamado Johannes Kepler, mais ou menos no mesmo período que Galileu, fascinado por geometria e de muita fé quis entender a geometria do universo e como tudo foi feito e é organizado. Até então, só se conhecia 5 planetas e na geometria existem 5 sólidos geométricos cujas faces são poliedros regulares (cubo, tetraedro,octaedro,dodecaedro e icosaedro), então sua mais sagaz tentativa foi organizar os planetas  dentro dos sólidos, frustradamente refutada pelo próprio depois de longos anos de tentativas.

Mas isso foi muito importante pois com os seus estudos e observações, percebeu que os planetas variavam sua velocidade, e a única forma que retratava bem a esse comportamento irregular é a elipse, e que o sol estava em um dos seus focos. Quando os planetas estão perto do Sol, giram mais rápido. Imagine como se fossem dois imãs e tentemos encostar os dois pólos positivos. Um imã irá repelir o outro, com mais força quando tentamos encostar mais ainda. 

Fonte: http://www.fisicaevestibular.com.br/Universidades2013/Imagens/UETEC13/image020.jpg

Essa foi chamada de 1ª lei de Kepler. Um fato difícil, pois a elipse vai contra toda crença de órbitas circulares sustentada desde os primeiros astrônomos. 

Fonte: http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis/exerciciosResolv00/plantao-gravitacao/kepler009a.gif

Avançando essa teoria foi notado outro fato interessante, que mesmo que a velocidade varie, o tempo que ele demora a percorrer uma determinada área é sempre o mesmo. Assim, e por meio de muitos outros cálculos, pôde-se concluir que os planetas percorrem áreas de órbitas iguais em tempos iguais. Essa foi chamada de 2ª Lei de Kepler. 

Por fim, em término das suas descobertas, sua última e talvez mais intuitiva descoberta foi que planetas que giram mais próximos ao sol o fazem com menos tempo que um planeta que está mais afastado do mesmo sol. Assim quanto mais afastado está um planeta, mais tempo ele demora para completar sua órbita. Então essa proporção entre o raio médio da distância do planeta ao seu Sol e o tempo de órbita foi chamada de 3ª Lei de Kepler.

Estas explicam perfeitamente e foram utilizadas em inúmeros processos de cálculos de órbitas, entretanto hoje a tecnologia já faz isso com precisão muito alta, mas suas leis ainda são base e por isso aprendemos na escola. Percebemos que suas descobertas não têm ligação com a idéia principal dos sólidos geométricos. Isso provavelmente o entristeceu e só restou a Kepler aceitar o que de fato acontecia e como as coisas se comportavam e não mais o que somente se pensava.

Depois de Kepler, a tecnologia começou a evoluir muito e muitas sondas foram lançadas para o espaço com o objetivo de analisar os planetas do nosso sistema solar e mais afora. A primeira missão com esse cunho foi a Venera 9 e 10, tirando fotos de Vênus. As mais famosas são dos Estados Unidos - Voyager 1 e 2 em 1979. Tiraram muitas fotos e desvendaram muitos segredos. A Voyager 1 já está fora do Sistema Solar.

Principalmente com a utilização do telescópio Hubble capaz de fotografar lugares extremamente longe nos confins do Universo, capaz de nos agraciar com imagens como estas:

fonte: https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCJSn_Oa7l8kCFQaVkAodQBkJNA&url=http%3A%2F%2Fwww.visaociencia.com.br%2Fhubble-completara-25-anos-em-abril%2F&psig=AFQjCNF2sNqFcTwBOkk-0hJIyhEGw8mV_g&ust=1447850017831570

fonte: https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=&url=https%3A%2F%2Fwww.phactual.com%2Famazing-facts-about-nasa%2F&psig=AFQjCNF2sNqFcTwBOkk-0hJIyhEGw8mV_g&ust=1447850017831570

Hubble abriu uma nova expectativa além do nosso sistema solar e começamos a analisar outros planetas e outros sóis, outros sistemas e constelações distantes. Hoje já se sabe a existência de mais de mil planetas, catalogados e numerados, todos orbitando em outras estrelas. O planeta mais próximo de nós está a 11,7 anos-luz de nós, chamado de Gisele 15AB,  orbitando a estrelas GI 15A.

E então voltamos para a Terra e olhamos para as estrelas e agora temos noção que para qualquer lugar que se olhe no Universo, existem outros Sóis, outros planetas, outras constelações, outras galáxias. Nosso campo de visão aumentou com o passar do tempo, mas a curiosidade de descobrir continua a mesma.

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Por Luis Henrique G. Santos, funcionário público estadual, Técnico em Edificações, cursando faculdade de Ciência e Tecnologia na Universidade Federal do Maranhão e professor de rede de ensino de apoio de matemática, física e química, amante dos assuntos sobre ciências exatas e astronomia, inovação, tecnologias, descobertas e curiosidades sobre o mundo.