NASCIMENTO DE ESTRELAS

Prof. Renato Las Casas e Divina Mourão (30/11/98)

HUBBLE FOTOGRAFA O NASCIMENTO DE ESTRELAS EM TODO O UNIVERSO

O telescópio espacial Hubble, há oito anos no espaço, tem revolucionado a Astronomia, respondendo a antigas questões formuladas pela humanidade e trazendo à frente de nossos olhos um universo muitas vezes até então impensado. Como nascem as estrelas? Como são formados os mundos? No final do século XX, cientistas consideram que as discussões sobre os processos fundamentais referentes a algumas dessas questões milenares estão praticamente encerradas devido ao êxito das pesquisas do Hubble.

A nebulosa de Orion, nesta época, pode ser observada durante toda a noite.

Nas galáxias, existem muita poeira e gás. Aproximadamente ¾ da massa de uma galáxia está entre as estrelas na forma de poeira e gás.

Uma nebulosa é basicamente uma imensa nuvem de gás e poeira entre as estrelas. Excitadas pela radiação das estrelas vizinhas, as moléculas desses gases, quando voltam ao seu estado fundamental, emitem a luminosidade que faz com que possamos ver a nebulosa.

Uma nebulosa especialmente bela, próxima ao Sol (1.500 anos-luz) e muito observada por astrônomos profissionais e amadores, é a Nebulosa de Orion, assim chamada por se encontrar na constelação de Orion - a referência a essa constelação são as três estrelas conhecidas por Três Marias.

Somente em uma pequena região dessa nebulosa (2,5 anos-luz de extensão), o telescópio Hubble, em novembro de 95, fotografou mais de 150 estrelas em formação. O mais importante dessas imagens, contudo, é a constatação da existência de discos de poeira e gás em torno dessas estrelas jovens (aproximadamente um milhão de anos).

Nesses discos, 99% são gases e 1% poeira; mesmo assim são opacos à luz emitida pelos gases da nebulosa que se encontram ao fundo, permitindo assim a sua observação. O diâmetro desses discos protoplanetários observados em Orion são da mesma ordem de grandeza do sistema solar.

Essas imagens por si só são extremamente fortes em favor da teoria de que as estrelas se formam pela contração de imensas nuvens de gás e poeira interestelar e que nesse processo, concomitantemente à formação da estrela central, forma-se em torno todo sistema planetário.

NOS QUATRO CANTOS DO COSMO

Também em novembro de 1995, o Hubble surpreendeu os astrônomos de todo o mundo com imagens de uma estrutura nebular na Nebulosa da Águia (Ml6), até então impensada (ela se encontra a 7.000 anos-luz da Terra, na Constelação da Serpente). Nestas fotos é possível ver estrelas se formando sem uma espessa nuvem de poeira em volta. 

As colunas que aparecem nestas fotos são como que paredes de vastas nuvens de poeira e hidrogênio molecular, dentro das quais existem as condições necessárias para o processo de contração que resultará na formação de estrelas. A forte radiação de estrelas recém formadas dentro dessas nuvens empurra os gases menos densos para longe, deixando à mostra as regiões centrais de formação de novas estrelas nas regiões próximas às bordas das nuvens. 

NGC 604 é uma imensa nebulosa (1.500 anos-luz de extensão) que se encontra próxima à borda de M33 (2.700.000 anos-luz da Terra), uma galáxia espiral como a nossa. Detalhes da estrutura dessa nebulosa, obtidos pelo Hubble em agosto de 96, têm clareado muitos pontos referentes à formação das estrelas e à evolução do meio interestelar.

A galáxia M33 e, dentro dela, no quadrado

assinalado, a Nebulosa NGC 604, detalhada pelo Hubble.

COLISÕES AUMENTAM NASCIMENTOS

Colisão entre galáxias é um fenômeno relativamente comum no universo. Em outubro de 94, o Hubble fotografou a Roda de Carruagem (500 milhões de anos-luz da Terra). Ela nada mais é que uma galáxia deformada por uma colisão que acabou de acontecer. Uma das duas galáxias menores, vistas à direita na foto, atravessou a galáxia maior, vista à esquerda. Como uma pedra atirada em um lago que cria uma onda em sua superfície, essa colisão provocou uma onda na galáxia maior que segue empurrando gases e poeira a uma velocidade superior a 600 mil quilômetros por hora.

Na frente dessa onda, em uma região de largura suficiente para conter toda a nossa galáxia, enquanto milhões de estrelas morrem em explosões que emitem grande luminosidade por curtos intervalos de tempo, outras estrelas vão nascendo e emitindo a luz azulada característica de suas altas temperaturas iniciais. 

É essa a origem da forte radiação emitida pelo "anel" da Roda de Carruagem. Essa galáxia, possivelmente, era uma gigantesca galáxia espiral antes da colisão. Os detalhes da imagem têm ajudado muito no entendimento da formação de estrelas de grandes massas, em grandes nuvens fragmentadas. 

Em outubro de 97, o Hubble fotografou a Galáxia da Antena (63 milhões de anos-luz de nós). São duas galáxias em pleno processo de colisão - a duração de uma colisão de galáxias é de alguns milhões de anos; intervalo de tempo curto se trata da vida de uma galáxia.

Na região central (foto do Hubble), próximo ao núcleo das galáxias, são vistos detalhes de até 15 anos-luz de extensão. Os pontos mais brilhantes são aglomerados de estrelas recém-nascidas, emitindo radiação azulada.
      O Hubble descobriu mais de mil desses aglomerados originados pela colisão entre essas duas galáxias, vários deles contendo mais de um milhão de estrelas cada.

FORMAÇÃO DO SISTEMA SOLAR

A formação do sistema solar e a formação do universo são eventos separados no tempo e no espaço. O universo se formou a 16 bilhões de anos, a nossa galáxia a 13 bilhões e o sistema solar a apenas 4,5 bilhões.

A quase totalidade da massa do sistema solar (mais de 99%) está no Sol. Só na nossa galáxia existem centenas de milhões de outras estrelas como o sol. 

Uma unidade de distância muito usada na astronomia é o ano-luz, que equivale à distância que a luz percorre em um ano, correspondente a 9,5 trilhões de quilômetros. A distância entre a Terra e o Sol é de 150 milhões de Km, ou aproximadamente vinte milésimos de milésimos de ano-luz. A distância de Plutão (o planeta mais distante) ao Sol é de aproximadamente 60 centésimos de milésimo de ano-luz. As distâncias entre as estrelas são muito maiores. Próxima Centauro, a mais próxima do Sol, está a 4,2 anos-luz. O diâmetro de nossa galáxia é de 100.000 anos-luz e o diâmetro do universo conhecido, aproximadamente 30 bilhões de anos-luz.

Comparação entre os tamanhos do Sol e de seus planetas

CONTRAÇÃO NEBULAR

As estrelas nascem, vivem e morrem. Elas se formam devido à contração de imensas nuvens de gás e poeira que existem nas galáxias. Atualmente, há fortes evidências a favor da teoria de que nesse processo, concomitantemente à formação da estrela, forma-se todo um sistema planetário em torno. Teria sido assim com o sistema solar, a 4,5 bilhões de anos.

CONTRAÇÃO E ROTAÇÃO

Alguns fatores já são conhecidos como os responsáveis pelo início do processo de contração das nuvens interestelares; entre eles, uma onda de pressão provocada pela morte de uma estrela vizinha em uma grande explosão. À medida que uma nuvem interestelar se contrai, ela se põe a girar, de maneira semelhante à água de uma pia quando escorre pelo ralo.

ROTAÇÃO E ACHATAMENTO

Quanto mais uma nuvem interestelar se contrai, mais rápido se põe a girar. À medida que gira, vai se "achatando" em um plano. Esse fenômeno é análogo ao que acontece quando giramos uma massa pastosa em torno de um eixo. É assim que muitos pizzaiolos abrem as massas de suas pizzas. Passamos a ter, então, depois de um período de milhões de anos, uma estrela com a massa de quase toda a nuvem primordial se formando no centro de um disco (protoplanetário) de gás e poeira. Mais de 150 estrelas nesse estágio de formação foram fotografadas pelo telescópio espacial Hubble na Nebulosa de Orion.

COLISÃO E AGLUTINAÇÃO

Em mais alguns milhões de anos se formarão os planetas, cometas e asteróides a partir do material do disco protoplanetário. O processo fundamental nessa etapa é o de aglutinação das partículas que colidem umas com as outras, de certa forma semelhante ao processo de crescimento de uma bola de neve.

FOI ASSIM CONOSCO?

Em Física, uma teoria é tão mais aceita quanto maior for o número de situações que puder prever e explicar. A teoria de contração nebular explica quase todas as características mais importantes do sistema solar observadas, como por exemplo, o fato das órbitas de todos os planetas estarem aproximadamente em um mesmo plano e terem o mesmo sentido de giro. Estudos atuais têm procurado explicar a baixa velocidade de rotação do Sol em torno de seu eixo. Cálculos preliminares, com base na teoria apresentada, indicam uma velocidade de rotação para o Sol muito maior que a observada.

Fonte:

Observatório Frei Rosário - UFMG