21 de fev de 2011

O Futuro do Sol

O Sol é uma estrela e por isso vai morrer um dia. Quando e como isso acontecerá é uma questão que os astrônomos tentam resolver. Para chegar a esta resposta, eles criaram uma teoria, com a qual podemos entender a formação de uma estrela, o que ocorre com ela ao longo do tempo, as mudanças de brilho e tamanho, e várias outras coisas.
A superfície visível do Sol, com algumas manchas solares. (NASA)

Algumas pessoas perguntam como se pode ter certeza de que a teoria está certa, já que, em geral, não podemos perceber as mudanças nas estrelas. Felizmente, podemos observar muitas estrelas, com várias idades diferentes. É como se um extraterrestre visitasse a Terra por um dia apenas: ele não poderia ver as pessoas crescendo, já que em um dia não crescemos muito, mas poderia observar que existem bebês, crianças, adolescentes, adultos e velhos. Com um pouco de imaginação, ele poderia entender como é a vida dos seres humanos. No começo, o Sol era uma gigantesca nuvem de gás e poeira, muitas vezes maior que o sistema solar hoje. Essa nuvem foi se contraindo e se tornando mais densa, até se transformar em uma verdadeira estrela. Isso demorou cerca de 50 milhões de anos. A partir de então, o Sol entrou em uma fase bem tranquila, na qual ainda se encontra. Seu tamanho e sua temperatura quase não mudam. Pouco varia também a quantidade de energia que elem emite para o espaço em cada segundo, o que chamamos "luminosidade". Isso nos interessa muito, porque a vida na Terra depende da energia que vem do Sol: se ela aumentar ou diminuir muito, mudanças profundas e até catastróficas vão acontecer.  Essa fase de "tranquilidade" deve durar, no total, cerca de 11 bilhões de anos. Como ela se iniciou há cerca de 4,5 bilhões de anos, o Sol ainda tem pela frente aproximadamente 6,5 bilhões de anos de tranquilidade. Mas, para nós da Terra, essa fase não será tão calma assim, porque a luminosidade do Sol sempre aumenta, ainda que de forma lenta, e deverá dobrar ao final dos 11 bilhões de anos. Ficando mais brilhante, o Sol vai aquecer mais a Terra. Com mais calor, toda a água do nosso planeta vai evaporar. Não sabemos exatamente quando isso vai acontecer, mas poderá ser em pouco mais de 3 bilhões de anos, dependendo da quantidade de nuvens, porque elas absorvem parte da energia que vai para a Terra. O que mantém o Sol nessa fase tranquila é a queima de um elemento que está em seu interior (núcleo), chamado hidrogênio. Após 11 bilhões de anos, esse hidrogênio vai acabar. Com a interrupção da produção de energia, o núcleo não conseguirá suportar o peso das camadas mais externas e sofrerá um colapso, o que aumentará muito a sua temperatura. Então, a "fornalha" funcionará outra vez, queimando o hidrogênio que existe nas camadas próximas ao núcleo. Esse processo é tão violento que empurrará as camadas externas do Sol para fora, transformando-o em uma estrela gigante.

Imagem do Sol no ultravioleta, destacando a emissâo coronal e uma região ativa, chamada proeminência. (SOHO/NASA)

Essa fase é mais rápida que a anterior e irá durar "apenas" pouco mais de 1 bilhão de anos. Nessa fase, o Sol alcançará uma luminosidade 2 mil vezes maior que a atual e um diâmetro quase 200 vezes maior que o presente. Com um diâmetro tão grande, a superfície total por onde escapa a energia emitida pelo Sol fica enorme, de modo que essa superfície esfria um pouco, mesmo que a luminosidade do Sol esteja aumentando. A temperatura da superfície ficará, então, próxima dos 3 mil graus, quase a metade do valor que tem hoje. Muito grande, avermelhado e frio, o Sol será, então, uma estrela gigante vermelha. A fase de gigante vermelha não será muito sossegada: o hidrogênio das camadas próximas ao núcleo também se esgotará e o Sol passará a queimar um novo elemento, o hélio. Essa queima ocorre por meio de pulsos, ou seja, em episódios rápidos. O brilho e o tamanho do Sol vão variar muito, sempre em valores mais altos que os atuais. Nessa fase do Sol, os planetas vão sofrer várias alterações. Por exemplo, Mercúrio, que é o planeta mais próximo do Sol (cerca de 60 milhões de quilômetros), será completamente engolido. Quanto aos planetas seguintes, Vênus e Terra, não temos certeza do que acontecerá. O destino desses dois planetas dependerá basicamente da quantidade de matéria que o Sol irá perder daqui para a frente. A perda de matéria é algo que acontece com todas as estrelas, mais ou menos como em um regime de emagrecimento. Por exemplo, atualmente podemos observar partículas muito pequenas vindas do Sol, que formam o chamado "vento solar". Outras estrelas, como as gigantes vermelhas, perdem uma quantidade muito grande de matéria. Existem várias causas para que as estrelas percam massa. No caso do Sol, os astrônomos sabem há muito tempo que ele tem uma região muito quente, com temperaturas de milhões de graus, chamada "coroa solar". Sendo tão quente, essa coroa está se evaporando, e o resultado é o vento solar. Já as estrelas gigntes são muito luminosas e a própria luz pode empurrar parte da massa para fora da estrela.
A nebulosa planetária Helix, na Constelação de Aquarius. As camadas externas do Sol se transformarão em um objeto como esse, enquanto o núcleo quente, semelhante à estrela no centro da nebulosa, irá esfriando gradualmente. (AAT)

E o que tem a ver a perda de matéria com as órbitas (caminho que os planetas fazem em torno do Sol) dos planetas? A resposta é simples: os planetas, como Vênus e Terra, têm órbitas situadas a uma distância que depende da massa do Sol. Quanto menor essa massa, maior a distância do planeta em relação ao Sol. Assim, se o Sol perder muita matéria na fase gigante, Vênus e Terra "fugirão" para órbitas mais distantes e não serã destruídos. Caso contrário, um processo semelhante ao de Mercúrio ocorrerá com esses dois planetas. Para poder esclarecer melhor essa questão, os astrônomos precisam ainda pesquisar muito sobre o processo de perda de massa e sua influência na evolução das estrelas. No final da fase de gigante vermelha, o Sol ficará muito instável e perderá praticamente de uma vez só todas as suas camadas externas. Essas camadas vão expandir-se pelo espaço, na forma de um dos objetos mais bonitos que podemos observar: uma nebulosa planetária. A nebulosa será muito brilhante, porque será iluminada pela parte que restou do interior do Sol, que é muito quente.Essa fase dura menos que a anterior. Em apenas 100 mil anos o Sol passa de uma estrela gigante fria a uma estrela pequena e quente, uma "anã branca". Então, esgotados seus principais combustíveis nucleares, o hidrogênio e o hélio, não haverá mais produção de energia. O Sol irá esfriar calmamente até se transformar em uma "anã negra", espécie de cinza invisível no céu.
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