21 de fevereiro de 2018

O futuro do sol



Quando olhamos para as estrelas, temos a impressão de que elas não mudam nunca, que estão sempre do mesmo jeito. Isso não é verdade: como vimos em um artigo anterior ("As três mortes das estrelas", Ciência Hoje das Crianças, no. 20), as estrelas "nascem" e :"morrem", só que isso demora muito tempo (milhões ou bilhões de anos). Como vivemos pouco em relação à "vida" das estrelas, não conseguimos acompanhar as mudanças.
O Sol também 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.

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.

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.

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.
Fonte: http://www.astro.iag.usp.br

Os mistérios da mancha escura de Netuno

Netuno, o oitavo e mais distante planeta a partir do Sol, foi visitado pela primeira e última vez, pela sonda Voyager 2 da NASA em 1989. Desde então, o Telescópio Espacial Hubble, tem tentado entender a miríade de mistérios que cercam esse majestoso planeta frio, incluindo, decifrar por que esse planeta possui os ventos mais rápidos do Sistema Solar, e o que existe no seu núcleo.
Essas novas imagens do Hubble revelam um desses mistérios, a famosa mancha escura, ou vórtice escuro da atmosfera de Netuno. Esse raro vórtice é um sistema atmosférico de alta pressão normalmente acompanhado por nuvens mais brilhantes. Essa mancha escura em particular é denominada de SDS-2015 (Southern Dark Spot descoberta em 2015), e é somente a quinta já observada em Netuno. Embora ela pareça menor do que as manchas escuras previamente observadas, observações da SDS-2015 feitas de 2015 a 2017 revelaram que a mancha já foi grande o suficiente para englobar toda a China, e desde então, vem rapidamente diminuindo de tamanho.
Cada uma das 5 manchas escuras de Netuno curiosamente são diferentes, mas todas apareceram e desapareceram dentro de poucos anos, o que é oposto à Grande Mancha Vermelha de Júpiter, que está ali no planeta a séculos. Nuvens brilhantes se formam ao longo das manchas escuras, quando o fluxo do ar ambiente é perturbado e tem um movimento ascendente sobre a mancha, fazendo com que os gases congelem em cristais de gelo de metano.
Só o Hubble possui o poder suficiente, atualmente para fazer imagens das manchas escuras de Netuno, e produzir imagens espetaculares como essas, essas visões feitas no decorrer de 2 anos, utilizaram a Wide Field Camera 3 do Hubble, ou a WFC3.

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