Sol: 8 perguntas e respostas para entender o que é a estrela

 Nesta coluna das Mulheres das Estrelas, as astrônomas Geisa Ponte, Ana Posses e Duilia de Mello explicam os maiores achados sobre o astro central do nosso Sistema Solar

Sol: 8 perguntas e respostas para entender o que é a estrela (Foto: NASA/SDO)

Hoje sabemos que o Sol é uma estrela e que ele domina gravitacionalmente o Sistema Solar. Mas, acredite, nem sempre esse conhecimento foi evidente. Muito trabalho ao longo da história humana foi necessário para provar que ele é uma estrela como as outras vistas no céu. A seguir, confira as respostas de algumas perguntas essenciais para entender o passado, o presente e o futuro solar. 

Você sabe como descobrimos que o Sol é uma estrela? 

O primeiro registro da ideia de que o Sol é uma estrela que está muito próxima de nós (ou, inversamente, que as estrelas são sóis distantes) foi do filósofo pré-socrático Anaxágoras, por volta de 450 a.C. Cerca de 1800 anos depois (1590 d.C), Giordano Bruno também defendia a natureza comum do Sol e foi queimado na fogueira acusado de heresia. 

Entre os séculos 16 e 17, a partir do trabalho de Nicolau Copérnico, Galileu Galilei e Johannes Kepler, a posição do Sol no centro do Sistema Solar tornou-se clara. Finalmente, no século 19, foi possível medir a distância até outras estrelas, o que finalmente nos convenceu de que o Sol é, de fato, uma estrela.

 Que manchas são essas? 

Desde que Galileu observou o Sol pela primeira vez no século 17, sabe-se que a superfície solar não é sempre lisa: ela tem áreas escuras que chamamos de manchas solares. Essas regiões são mais frias em relação a outras partes da estrela: estão a 3400 ºC, enquanto a superfície está a 5600 ºC e as regiões centrais, a mais de 15 milhões de ºC. 

Além disso, as manchas aparecem e desaparecem de tempos em tempos. O Sol passa por ciclos e, a cada 11 anos, o número de manchas aumenta. Atualmente, ele está saindo de um período de mínima atividade e começa a mostrar manchas. Esses pigmentos também estão relacionadoss com os flares, que são miniexplosões do Sol. 

As explosões solares são vistas na Terra? 

As explosões solares liberam muitas partículas energéticas na forma de vento solar. Esse vento não é brincadeira: pode atingir 400 km/s. Ele espalha partículas pelo Sistema Solar e chega até a alterar as telecomunicações na Terra. 

Nossa sorte é que o campo magnético terrestre nos protege, refletindo essas partículas energéticas. As que conseguem entrar pelos polos sul e norte interagem com átomos e moléculas da nossa atmosfera, resultando em um lindo show de cores que chamamos de auroras. Sortudos são os pilotos de avião que estão passando pelas latitudes extremas durante esse fenômeno. Eles conseguem ver lá de cima, de camarote! 

A Terra gira. E o Sol? 

O Sol e as demais estrelas no Universo giram também! Mas medir a velocidade de rotação de uma estrela é algo bem desafiador. Essa é uma das vantagens de podermos ver bem de pertinho o Sol. Conseguimos captar claramente o deslocamento aparente das suas regiões ativas, as manchas solares, durante uma rotação completa. 

A partir dessas observações, concluímos que a velocidade de rotação do Sol depende da latitude em questão, ou seja, se estamos vendo uma região mais próxima do equador ou dos polos. No equador solar, o período de rotação é de 25,5 dias, porém a taxa de rotação decresce conforme se aproxima dos polos, onde o giro completo em torno do eixo pode levar até 38 dias. Esse comportamento é conhecido como rotação diferencial. 

O Sol é feito de açúcar, tempero e tudo que há de bom? 

Assim como as outras estrelas, o Sol é composto de gases. Sabemos disso graças ao físico alemão Joseph Fraunhofer, que inventou o espectrógrafo. Em 1814, ele verificou que a luz branca solar se transformava em um arco-íris ao passar pelo instrumento. Mas Fraunhofer constatou também que dentro do arco-íris havia linhas escuras, hoje conhecidas como linhas de Fraunhofer. 

Foram os físicos alemães Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff que, 50 anos mais tarde, fizeram a conexão de que essas linhas se devem à presença de elementos químicos nas camadas mais externas do Sol, que absorvem a luz produzida no seu interior. As linhas de Fraunhofer são identificadas como oxigênio, sódio, mercúrio, ferro, magnésio, cálcio, níquel entre outros elementos — que fazem parte da história química do local onde o Sistema Solar se formou. Mas a maioria é hidrogênio (91%) e hélio (8.9%). A formação desses elementos está acontecendo agora mesmo no núcleo solar, por meio de fusões nucleares que transformam principalmente hidrogênio em hélio. 

Como assim fusões nucleares? 

A temperatura no núcleo solar chega a milhões de graus e os núcleos de hidrogênio estão colidindo e formando o gás hélio. Os astrônomos chamam esse processo de queima de hidrogênio, ou fusão nuclear, um fenômeno que só ocorre no interior das estrelas onde a temperatura e a densidade atingem valores muito elevados. 

Mas a energia é produzida mesmo porque a massa de quatro núcleos de hidrogênio (6.693 x 10-27 kg) é maior do que a massa de um núcleo de hélio (6.645 x 10^-27 kg), ou seja, fica sobrando massa durante a fusão nuclear. Estes 0.048 x 10^-27 kg que estão sobrando vão gerar energia. 

Segundo Albert Einstein, a energia é igual a massa vezes a velocidade da luz ao quadrado (E=mc²), o equivalente a 4,3 x 10^-12 joules, ou unidades de energia. O número é pequeno, mas a quantidade de vezes que a queima acontece ao mesmo tempo é muito grande. No Sol, por exemplo, o hélio é produzido 1038 vezes por segundo! Se multiplicarmos isso pela energia gerada, ficamos com 4,3 x 10^26 joules, ou 1011 megatons de TNT, ou 100 bilhões de bombas de hidrogênio por segundo! 

Qual é a idade do Sol e o seu futuro? 

A estrela já vem produzindo energia pela queima de hidrogênio em hélio há 4,5 bilhões de anos. Mas, dentro de alguns bilhões de anos, quando o hidrogênio nuclear terminar e só tiver hélio no caroço central, o Sol não será mais capaz de produzir energia. Daí acontecerá uma “avalanche” no seu interior. A força da gravidade que puxa para o centro vencerá a pressão térmica que puxa para fora, e o caroço se contrairá. Isso aquecerá as camadas de hidrogênio ao redor do caroço, e a estrela começará a produzir energia novamente. 

A luminosidade aumentará e o Sol se expandirá de forma a evitar que o colapso gravitacional chegue até o caroço. Durante a expansão, ele esfriará e virará uma gigante vermelha. Nesse momento, as camadas externas do Sol chegarão próximas de Marte e já terão engolfado a Terra. 

Uma estrela gigante vermelha bem fácil de identificar no céu é a Aldebaran, a estrela mais brilhante da constelação de Touro e que está a 65 anos-luz de distância. Ela tem duas vezes e meia a massa solar, mas é 44 vezes maior e 350 vezes mais brilhante do que o Sol.

O Sol vai morrer? 

Depois de virar gigante vermelha e se contrair, o Sol voltará a produzir energia a partir da queima de hélio em carbono. Mas ele novamente passará por momentos críticos quando terminar o hélio central. Nessa época, ele irá ejetar as camadas externas e virar uma bonita nebulosa planetária, com uma estrela anã branca central. A anã branca não produzirá energia e o material ao redor se dissipará pelo meio interestelar. Esse material se juntará ao que existe na Via Láctea e um dia formará outros sistemas solares. 

E, se você quiser ver o Sol de hoje, mesmo que esteja nublado, recomendamos olhar a página do satélite Solar Dynamics Observatory. No dia 6 de setembro pegamos esta imagem onde dá pra ver as regiões das manchas. Essa estrela maravilhosa nos permite boas condições para estudá-la com muito carinho — e também para que continuemos a viver. 

Algumas estrelas de tipos diferentes têm um tempo muito curto de vida, impedindo a evolução de vida; outras sofrem explosões frequentes e tão intensas que podem esterilizar facilmente seus planetas hóspedes. Quem sabe exista um outro Sol por aí recebendo alguma civilização tão interessada em entender sua anatomia quanto a nossa?

Fonte: Galileu