O que é uma gigante vermelha

Uma gigante vermelha se forma depois que uma estrela fica sem combustível de hidrogênio para a fusão nuclear e começa o processo de morte. Uma estrela mantém sua estabilidade por meio de um bom equilíbrio entre sua própria gravidade, que a une, e a pressão externa dos processos de fusão termonuclear em andamento que ocorrem em seu núcleo.

Uma estrela brilhante é cercada por uma tênue concha de gás nesta imagem incomum do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. U Camelopardalis, ou U Cam para abreviar, é uma estrela chegando ao fim de sua vida. À medida que começa a ficar com pouco combustível, está se tornando instável. A cada poucos milhares de anos, ele tosse uma camada quase esférica de gás enquanto uma camada de hélio ao redor de seu núcleo começa a se fundir. O gás ejetado na última erupção da estrela é claramente visível nesta imagem como uma tênue bolha de gás ao redor da estrela. Crédito: ESA/Hubble, NASA e H. Olofsson (Observatório Espacial Onsala)

No entanto, uma vez que o núcleo de uma estrela fica sem hidrogênio, esse estado de equilíbrio é perdido e o núcleo começa a entrar em colapso. À medida que o núcleo colapsa, a camada de plasma em torno do núcleo torna-se quente o suficiente para começar a fundir o próprio hidrogênio. À medida que a fusão nesta concha começa, o calor extra faz com que as camadas externas da estrela se expandam bastante, e a superfície se estende várias centenas de vezes além do tamanho anterior da estrela. À medida que a energia na superfície da estrela se dissipa muito mais, faz com que a superfície inchada da estrela esfrie, passando de branco ou amarelo para vermelho. Uma gigante vermelha é formada.

Esse processo pode levar centenas de milhões de anos para acontecer. Aplica-se apenas a estrelas de massa intermediária (com uma massa entre 80% e 800% da massa do Sol), que então passam a formar nebulosas planetárias . Quando uma estrela mais massiva fica sem hidrogênio em seu núcleo, ela forma uma supergigante vermelha e depois explode como uma supernova .

As estrelas gigantes vermelhas são usadas pelo Hubble para calcular as distâncias de diferentes galáxias. Os astrônomos são capazes de determinar a distância das galáxias comparando o brilho das estrelas gigantes vermelhas das galáxias com gigantes vermelhas próximas, cujas distâncias foram medidas por outros métodos. Isso é possível porque as gigantes vermelhas são marcadores de milha confiáveis ​​– todas atingem o mesmo brilho máximo em sua evolução tardia – e, portanto, podem ser usadas como uma “vela padrão” para calcular a distância. A notável nitidez e sensibilidade do Hubble permitem-lhe encontrar gigantes vermelhas nos halos estelares das galáxias.

O Hubble observou U Camelopardalis , que exala uma camada quase esférica de gás à medida que uma camada de hélio ao redor de seu núcleo começa a se fundir a cada poucos milhares de anos. A concha de gás, que é muito maior e muito mais fraca que sua estrela-mãe, é visível em detalhes intrincados devido à sensibilidade do Hubble. Embora os fenômenos que ocorrem no final da vida das estrelas sejam frequentemente bastante irregulares e instáveis, o telescópio observou que a camada de gás expelida dessa gigante vermelha é quase perfeitamente esférica.

O Telescópio Espacial Hubble também capturou a gigante vermelha R Sculptoris , que nos mostrou o que provavelmente acontecerá com o Sol daqui a alguns bilhões de anos. Também ajudou os astrônomos a entender como os elementos de que somos constituídos estão distribuídos por todo o Universo. Todas as estrelas com massas iniciais até cerca de oito vezes a do Sol acabarão por se tornar gigantes vermelhas nos estágios posteriores de suas vidas.

Eles começam a esfriar e perdem uma grande quantidade de sua massa em um vento constante e denso que flui para fora da estrela. Com essa perda constante de material, gigantes vermelhas como R Sculptoris fornecem boa parte das matérias-primas – poeira e gás – usadas para a formação de novas gerações de estrelas e planetas.

O Hubble também nos mostrou os belos e coloridos remanescentes de antigas gigantes vermelhas. Estes incluem NGC 2371 , NGC 2022 e NGC 5307 .

Nebulosa Planetária NGC 2371

Sondando uma bolha brilhante de gás e poeira que circunda uma estrela moribunda, o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA revela uma riqueza de estruturas nunca vistas. O objeto, chamado NGC 2371, é uma nebulosa planetária, os restos brilhantes de uma estrela parecida com o Sol. A estrela remanescente visível no centro de NGC 2371 é o núcleo superquente da antiga gigante vermelha, agora despojada de suas camadas externas. Sua temperatura de superfície é de escaldantes 240.000 graus Fahrenheit. NGC 2371 fica a cerca de 4.300 anos-luz de distância na constelação de Gêmeos.

A imagem do Hubble revela várias características notáveis, mais notavelmente as nuvens cor-de-rosa proeminentes situadas em lados opostos da estrela central. Esta cor indica que eles são relativamente frios e densos, em comparação com o resto do gás na nebulosa.

Também impressionantes são os numerosos e muito pequenos pontos cor-de-rosa, marcando nós relativamente densos e pequenos de gás, que também se encontram em lados diametralmente opostos da estrela. Esses recursos parecem representar a ejeção de gás da estrela ao longo de uma direção específica. A direção do jato mudou com o tempo nos últimos milhares de anos. A razão para este comportamento não é bem compreendida, mas pode estar relacionada com a possível presença de uma segunda estrela orbitando a estrela central visível.

Uma nebulosa planetária é uma nuvem de gás em expansão ejetada de uma estrela que está chegando ao fim de sua vida. A nebulosa brilha por causa da radiação ultravioleta da estrela remanescente quente em seu centro. Em apenas alguns milhares de anos a nebulosa se dissipará no espaço. A estrela central esfriará gradualmente, tornando-se uma anã branca, o estágio final da evolução de quase todas as estrelas.

A imagem do Hubble de NGC 2371 é uma imagem de cores falsas, preparada a partir de exposições feitas através de filtros que detectam luz de enxofre e nitrogênio (vermelho), hidrogênio (verde) e oxigênio (azul). Essas imagens foram tiradas com a Wide Field Planetary Camera 2 do Hubble em novembro de 2007, como parte do programa Hubble Heritage.

Nebulosa Planetária NGC 2022

Embora pareça mais uma entidade vista através de um microscópio do que de um telescópio, esse objeto arredondado, chamado NGC 2022, certamente não é uma alga ou uma pequena água-viva. Em vez disso, é uma vasta esfera de gás no espaço, lançada por uma estrela envelhecida. A estrela é visível no centro do orbe, brilhando através dos gases que antes mantinha durante a maior parte de sua vida estelar.

Quando estrelas como o Sol crescem em idade, elas se expandem e brilham em vermelho. Essas chamadas gigantes vermelhas começam então a perder suas camadas externas de material para o espaço. Mais da metade da massa de uma estrela pode ser derramada dessa maneira, formando uma concha de gás circundante. Ao mesmo tempo, o núcleo da estrela encolhe e fica mais quente, emitindo luz ultravioleta que faz com que os gases expelidos brilhem.

Esse tipo de objeto é chamado, de forma um tanto confusa, de nebulosa planetária, embora não tenha nada a ver com planetas. O nome deriva da aparência arredondada e semelhante a um planeta desses objetos nos primeiros telescópios. NGC 2022 está localizado na constelação de Orion (o Caçador).

Nebulosa Planetária NGC 2371

Esta imagem do Telescópio Espacial Hubble da NASA /ESA mostra NGC 5307, uma nebulosa planetária que fica a cerca de 10.000 anos-luz da Terra. Ele pode ser visto na constelação Centaurus (o Centauro), que pode ser visto principalmente no hemisfério sul. Uma nebulosa planetária é o estágio final de uma estrela parecida com o Sol. Como tal, as nebulosas planetárias nos permitem vislumbrar o futuro do nosso próprio sistema solar. Uma estrela como o nosso Sol irá, no final da sua vida, transformar-se numa gigante vermelha.

As estrelas são sustentadas pela fusão nuclear que ocorre em seu núcleo, que gera energia. Os processos de fusão nuclear tentam constantemente destruir a estrela. Apenas a gravidade da estrela impede que isso aconteça. No final da fase de gigante vermelha de uma estrela, essas forças se desequilibram. Sem energia suficiente criada pela fusão, o núcleo da estrela colapsa sobre si mesmo, enquanto as camadas superficiais são ejetadas para fora. 

Depois disso, tudo o que resta da estrela é o que vemos aqui: camadas externas brilhantes em torno de uma estrela anã branca , os restos do núcleo da estrela gigante vermelha. Este não é o fim da evolução desta estrela – essas camadas externas ainda estão se movendo e esfriando. Em apenas alguns milhares de anos eles terão se dissipado, e tudo o que restará para ver é a anã branca fracamente brilhante.

Crédito: NASA, ESA e Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Fonte: scitechdaily.com