As estrelas e os seus planetas nascem do colapso gravitacional de uma núvem de gás e poeira interestelares. A colisão entre as moléculas de gás no interior da nuvem eleva a temperatura a um ponto em que o hidrogênio começa a fundir-se em hélio. Nessa fusão ocorre a combinação de quatro núcleos de hidrogênio em um núcleo de hélio e a liberação de um fóton de raios gama. Ocorre também a liberação de neutrinos, que como os fótons não têm massa e viajam à velocidade da luz. Mas eles não são fótons (em breve farei uma explanação sobre os neutrinos na seção de Física, onde também explicarei essa fusão). Reações termonucleares mantém as estrelas numa explosão cotínua.
Mas as estrelas só têm uma determinada quantidade de hidrogênio no seu interior. O seu destino, após o término do seu "combustível" depende da sua massa inicial.
Com o Sol e as estrelas do seu porte, quando todo o hidrogênio central já tiver sido convertido em hélio, a zona de fusão do hidrogênio começará a avançar lentamente para o exterior, até alcançar o ponto onde as temperaturas são inferiores a 10000000 oC. A fusão do hidrogênio pára, mas a gravidade da estrela provoca uma nova contração do seu núcleo cheio de hélio e um aumento de temperatura e pressão. Então, comprimidos, os núcleos de hélio começam a ligar-se. Este processo gera carbono e oxigênio e fornecerá à estrela energia para brilhar por mais algum tempo. Nesse período a estrela sofre uma importante transformação: o seu interior expande-se e a estrela torna-se uma gigante vermelha, com a superfície muito afastada do interior, o que permite que a atmosfera expanda-se no espaço. No caso do sistema solar, provavelmente Mercúrio, Vênus e Terra serão engolidos pelo Sol (mas isso só vai acontecer daqui a 5 ou 6 bilhões de anos e talvez o homem já tenha desenvolvido uma maneira de contornar o problema).
Chegará o momento em que o sol terá em seu interior apenas oxigênio e carbono que, nas temperaturas e pressões existentes, não reagirão. O interior do Sol entrará em colapso, aumentando a temperatura e desencadeando uma última série de reações nucleares. O sol pulsará lentamente (contraindo-se e expandindo-se a espaços de milênios), expelindo atmosfera para o espaço. O Sol provocará uma bela fluorescência vermelha e azul que encherá o sistema solar. O que restar do sol (a princípio envolvido na sua nebulosa planetária) será uma estrela quente, e com uma densidade de 1 tonelada por cm3. O Sol será uma anã branca, até transformar-se, na sua fase final, numa anã negra, escura e morta.
Uma estrela em colapso com o dobro da massa do sol consome mais rapidamente o seu hidrogênio (alguns milhões de anos) e logo passa para reações mais exóticas. Se houver formação de um núcleo de ferro a partir da fusão de núcleos de silício, os elétrons livres no interior estelar unem-se aos prótons dos núcleos de ferro e as cargas elétricas iguais e opostas anulam-se. O interior da estrela transforma-se num único núcleo atômico. Então o centro explode violentamente e daí resulta uma explosão de supernova.
Na sua explosão, a supernova ejeta para o espaço a maior parte da matéria da estrela: restos de H e He e átomos pesados como C, Si, Fe, U. Resta apenas um núcleo de nêutrons, ligados pelas forças nucleares. O equivalente a um sol com 30Km em rápida rotação (a estrela de nêutrons no centro da nebulosa de caranguejo, por exemplo, apresenta 30 rps). (pesquise pulsar)
As reações termonucleares no interior estelar adiam por milhões de anos um colapso gravitacional. Nas anãs brancas o que suporta a estrela é a pressão dos elétrons livres de seus núcleos. Nas estrelas de nêutrons, é a pressão dos nêutrons que afasta a gravidade. Todavia, não há forças que consigam impedir o colapso gravitacional nas estrelas que depois das explosões das supernovas ficam com massas muitas vezes superior à do sol.
Para uma melhor compreensão, é importante ter a noção de curvatura do espaço e universo quadridimensional. Resumindo este tópico, pode-se imaginar o universo como uma cama de espuma. Se colocarmos uma bola de metal sobre a espuma, ela afundará. Isto representa uma deformação da curvatura do espaço. Um corpo colocado nas proximidades da bola de metal tende a cair para próximo dela. Percebe-se claramente que quanto maior for a massa do corpo colocado sobre a espuma, maior será a deformação. Desse modo, o buraco negro seria um buraco sem fundo na curvatura do espaço.
O buraco negro merece uma explicação mais detalhada, que será dada em outro artigo.
Raphael Machado
Fonte de consulta - Carl Sagan: COSMOS.
Para escapar da superfície de um planeta ou estrela, um projétil tem que ter uma certa velocidade mínima (velocidade de libertação). Os nossos foguetes deixam a Terra a mais de 11Km/s. Para deixar a Lua bastam 2Km/s. Para deixar o Sol, são necessários 600Km/s. O marquês de Laplace raciocinou o seguinte: imagine uma corpo celeste em que a velocidade de libertação fosse superior a 300000Km/s. Nem a luz podria escapar
Segundo a Teoria da Relatividade, para um observador distante, o tempo flui mais lentamente na superfície de um corpo denso. O efeito disso é o aumento do comprimento de onda da luz emitida por esse corpo. Ultrapassando-se certo limite, o tempo pára e o comprimento de onda torna-se infinito (freqüencia zero). Não existe mais onda e a luz desaparece.
Até agora, a existência de buracos negros não é universalente aceita. No entanto, eles são permitidos pela Física Teórica e diversas observações fazem crer na sua existência.
A melhor forma de se detectar um buraco negrao é através do seu campo gravitacional. Por exemplo: existem muitas estrelas duplas no espaço ( um par de estrelas que giram uma ao redor da outra. Se uma das estrelas for um buraco negro, só veremos a sua companheira descrevendo um círculo. Já foram observados alguns casos semelhantes.
Outro fenômeno que poderia ser explicado pelos burracos negros são os quasares, corpos que emitem tanta radiação quanto cem trilhões de sóis (100000000000000!). E o mais interessante é que a origem da radiação é uma região não maior que o sistema solar. O buraco negro devora tudo o que está nas suas proximidades: estrelas, planeta,... Estes corpos, acelerados violentamente, se aquecem e brilham.
Raphael Machado
Referência - Hubert Reeves: UM POUCO MAIS DE AZUL
Em 1924 o astrônomo americano Edwin Hubble publicou os seguintes resultados de um estudo seu: de 41 galáxias observada, 36 se distanciam enquanto apenas 6 se aproximavam. Depois de estudar um número maior de casos, Hubble chegou à conclusão que quase todas as galáxias se distanciam de nós. E quanto mais distantes estão, com maior velocidade fogem. Alguns diriam que somos o centro do universo, mas a seguinte analogia pode ser bem esclarecedora. Imagine um bolo coberto com passas que é colocada no forno. À medida que o tempo passa, o bolo cresce. Então, as passas distanciam-se umas das outras, e quanto maior for a distância entre duas passas, maior será a velocidade relativa de afastamento entre elas. Assim cada passa tem a impressão de que todas as outras estão se afastando dela. Assim como cada galáxia em nosso universo.
Outras observações também confirmaram a hipótese provável da expansão do universo.
A expansão do universo é hoje uma teoria "praticamente certa" e aceita pela maior parte dos especialistas. (Note que usei o termo "praticamente certa", pois em ciência, evitam-se dogmas.)
Raphael Machado
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