A bertura do Setor de Astronomia - CDCC

Por Leonardo Pratavieira DéoPor Leonardo Pratavieira Déo

EstrelaProtoestrelaNebulosa

Anã BrancaGigante Vermelha Explosão Nova

Supergigante Vermelha Explosão Supernova

Estrela de Nêutrons Buraco Negro

Planeta Anã Marrom

Unidade Astronômica (U.A.) = 150.000.000 km

Terra

Massa do Sol: 1,989 x 1030 kg

É um corpo gasosono interior do qual

ocorrem reações defusão nuclear formando

elementos mais pesados.

O que é umaestrela?

Fusão do hidrogêniop p

D

Neutrino

Pósitron

p

He3

p p

pD

He3

Neutrino

Pósitron

p pHe4

Nascimento de estrelas

Gás

Nebulosa Protoestrela

Início dasreações de

Fusão Nuclear

Nasceu a estrela !Nasceu a estrela !

Instabilidade gravitacional

Instabilidade gravitacional

Instabilidade gravitacional

Instabilidade gravitacional

Instabilidade gravitacional

Contração gravitacionalContração gravitacionalde uma nebulosade uma nebulosa

F Fd

m m’

F = G m m’ / d2

Lei da atraçãogravitacional

GásHidrogênio

A forma geométricade menor energia é a

esfera.

NebulosaNebulosaTrífidaTrífida

( Sagitário )( Sagitário )

PlêiadesPlêiadesEstrelas JovensEstrelas Jovens

Protoestrela

• Tsuperf ~ 1 000 ºC

• R = 500 U.A. (10 x Rórbplutão)

• 1Ms < M < 60 Ms

• Depois de ~100 000 anos da formação da nebulosa

Diagrama de Hertzsprung - Russell

Pressões atuantes numa estrelaPressões atuantes numa estrela

Partícula

Contraçãogravitacional

Vem...Expansão

térmicaVai...

(DesDes)equilíbrio)equilíbrioEstáticoEstático

PT < PG

Contração

PT = PG

Equlíbrio

PT > PG

Expansão

PT = Pressão Térmica PG = Pressão Gravitacional

E se a estrela não nascer?

Se a massa for menor do que 1% Ms, nunca atinge 10 000 000 ºC

planetas

reflete luz

Se 1% Ms < Massa < 8% Ms

Anã marrom

Aquecida por energia gravitacional

Emite no infra-vermelho

Contínuo e lento encolhimento

Gliese 229B

Morte de estrelas

Buraco Negro

Supernovaou

Estrela de Nêutrons

Anã Branca

Morte de uma estrela

Remanes. Supernova

Remanes. Supernova

Gigante Vermelha

Buraco Negro

Estrela Nêutron

Anã Branca

Nebulosa Planetária

SupergiganteVermelha

Explosão Nova

Explosão Supernova

Se 0,08Ms < Massa < 4Ms

Se Massa > 4Ms

Estrela com 0,08Ms < Massa < 4Ms

• T = 5 800 º C

• R ~ 70 000 km

• M ~ 300 000 Mterra

• Fusão de H durante 10 bilhões de anos

• Acaba o H no núcleo ( Contgrav > Expterm contração

• O núcleo de He se contrai até queimar o He em carbono – AQUECIMENTO

• Aquecimento leva à fusão do H em uma camada ao redor do núcleo, a liberação de energia empurra as camadas mais externas de H, que expandem e esfriam (vermelho)

Estrela...

H He … He

H He

H He

Inicia a expansão

“Explosão” Nova•O centro de uma estrela de pouca massa nunca se torna quente o suficiente para queimar carbono

•As camadas mais externas expelidas na queima do hidrogênio ao redor do núcleo de hélio, continuam expandindo e, por inércia, escapam, tornando-se uma nebulosa planetária.

• O núcleo continua colapsando, esfriando lentamente. (queima resto H na superfície - aquece - branca)

HHe

H He

H

He

H

He

Gigante vermelha

H

H

Nebulosa Planetária

Nebulosa Planetária e Anã Branca

Exs.: Helix e Nebulosa do Anel em Lyra

• Tanã ~ 200 000 º C

• Ranã ~ RTerra

• Ma < 1,4 Ms Mn ~ 0,2 Ms

• Depois de 10 000 anos da formação da Gigante Vermelha

• O brilho se perde em questão de meses

• Vel. Expansão = 20 km/s

• Rn ~ 20 000 U.A.

• Tn ~ 10 000 ºC

Por que a Supergigante Vermelha se forma?• Semelhante à Gigante Vemelha (diferença: massa > 4Ms)•continua a contração ao redor do He, que está sefundindo em C (100 000 000 ºC) - AQUECIMENTO

• Aquecimento leva à fusão do He ao redor do núcleo de carbono, e a energia liberada empurra as camadas mais externas de H e He, que expandem e esfriam (vermelho)

Estrela...

H He

… HeH

Inicia a expansão

He C

H He

Por que a estrela de nêutrons se forma?• 4Ms < Massa Estrela < 8Ms• Contração núcleo em torno do Fe que não funde• Pressão gravitacional >> Pressão térmica• Prótons e elétrons se fundem formando nêutrons• Rotação extremamente rápida• Surge intenso campo magnético

• Se eixo magnético eixo rotação: PULSARES

He C... Fe

Nêutrons

Elétrons

Prótons

•

Estrela de Nêutrons• Tsup = 50 000º C

• R < 20 km

• 1,4 Ms < Mest.nêutron < 3 Ms

• dens ~1014 g/cm3

• Período pulso ~ 1seg

Anã branca:

Uma colher de chá =

1 tonelada!!!

Estrela de Nêutrons:

Uma colher de chá =

1 bilhão de toneladas!!!!!

Anã Branca x Estrela de Nêutrons

Buraco negro

Indícios de sua existência

• Fontes de raios-X (alta energia)

• Movimento anômalo de estrelas

•Nem a luz escapa!

•Essa região de alta densidade se tornou uma singularidade onde todas as leis conhecidas da física são quebradas

Por que um buraco negro se forma?

• R ~ 3 km

• Mfinal > 3 Ms

• densidade muito grande

• Massa Estrela > 9 Msol

• Contração contínua

• Deve ocorrer um colapso gravitacional

Estrela de Nêutrons20Km

Buraco negro15Km

Sol1 400 000Km

Anã Branca15000Km

Comparação de tamanho – Gigante Vermelha - Sol

Comparação de tamanho – Gigante Vermelha – Supergigante Vermelha

Resumindo...

Nebulosa Nuvem de gás onde nascem as estrelas

Protoestrela Estágio antes de começarem as fusões nucleares

Estrela Início das reações nucleares

Planeta Massa menor do que 1% Ms

Anã Marrom Massa entre 1% Ms e 8% Ms

Gigante Vermelha

Massa entre 0,08Ms e 4Ms

Funde He em C

Temperatura do núcleo - 100 000 000

Explosão Nova Expansão dos gases da Gigante Vermelha

Anã Branca Resto do núcleo da Gigante Vermelha

Supergigante

Vermelha

Massa maior que 4Ms

Funde C em elementos mais pesados até o Fe

Temperatura do núcleo > 100 000 000

Explosão SupernovaExpansão dos gases da Supergigante Vermelha

Estrela de NêutronsResto do núcleo da

Supergigante Vermelha para massas estrelares entre 4Ms e

8Ms

Buraco NegroResto do núcleo da

Supergigante Vermelha para massas estrelares maiores que

8Ms

Referências

http://hubblesite.org/

http://austrinus.com/

http://astro.if.ufrgs.br/

http://www.cdcc.sc.usp.br/cda/

Dicionário Enciclopédico de Astronomia e Astronáutica – Ronaldo Rogério de Freitas

Introdução a Astronomia e Astrofísica – Instituto Nacional de

Pesquisas Espaciais

Autores Prof. Dr. Roberto Boczko (IAG-

USP) Prof. Valter Luiíz Líbero (IFSC e Setor de Astronomia do CDCC)

Jorge Hönel (Setor de Astronomia do CDCC)

  Colaboradores

Caio B. G Carvalho (Monitor do Setor de Astronomia do CDCC)

Diego Pires A. Gonçalves (Monitor do Setor de Astronomia do CDCC)

Marcelo Ferreira da Silva