De que são feitas as estrelas?

Somos todos feitos de pó de estrela – uma frase frequentemente citada referindo-se ao facto de quase todos os elementos do corpo humano terem sido forjados numa estrela. Mas de que são as estrelas, elas próprias, feitas de quê?

Atualmente, as estrelas são feitas dos mesmos elementos químicos que o planeta Terra, embora não nas mesmas proporções. A grande maioria das estrelas é feita quase inteiramente de hidrogénio (cerca de 90%) e hélio (cerca de 10%) – elementos que são relativamente raros no nosso planeta, e os mais leves na tabela periódica – enquanto todos os outros elementos representam apenas 0,1%.

Entre outros elementos, o oxigénio domina normalmente, seguido do carbono, néon, e azoto, sendo o ferro o elemento metálico mais comum. Ainda assim, há apenas um átomo de oxigénio no Sol para cada 1200 átomos de hidrogénio e apenas um de ferro para cada 32 átomos de oxigénio.

Faz sentido que o hidrogénio seja o elemento dominante do Sol e outras estrelas. A fim de queimar brilhante durante milhares de milhões de anos, as estrelas convertem hidrogénio em hélio através de uma reacção nuclear constante semelhante a uma bomba de hidrogénio. Assim, de certa forma, o sol está num estado de constante explosão nuclear, e só aparece como uma esfera sólida porque é mantida unida pela sua própria gravidade maciça.

E mais, como veremos, a composição e composição química das estrelas pode variar consideravelmente dependendo dos seus estados de envelhecimento ou de onde se encontram na galáxia.

Também, outros elementos para além do hidrogénio ou hélio podem ser forjados por estrelas, mas apenas perto do fim do seu ciclo de vida. Tipicamente, numa estrela como o Sol, os elementos mais pesados eram semeados por estrelas que existiam antes dela. Algumas estrelas saem com um estrondo, produzindo uma supernova – uma explosão poderosa e luminosa – durante as suas últimas fases evolutivas, que ejeta elementos pesados para o espaço. Assim, novas estrelas podem incorporar este material. Devido às leis da física, o universo recicla tudo.

Não todas as estrelas brilham da mesma maneira, nem são feitas do mesmo material

Todas as estrelas são espantosas à sua maneira, mas algumas brilham mais do que outras. As estrelas quentes aparecem brancas ou azuis quando observadas da Terra, enquanto que as estrelas mais frescas aparecem em tons alaranjados ou vermelhos. Os astrónomos traçam a luminosidade e a temperatura de uma estrela num gráfico chamado diagrama Hertzsprung-Russell, que é útil para classificar as estrelas.

Embora existam muitos tipos de estrelas, as mais comuns são as estrelas de sequência principal – cerca de 90% de todas as estrelas conhecidas, incluindo o Sol, estão nesta classe.

As estrelas de sequência principal inferior são anãs brancas, o núcleo estelar remanescente depois de uma estrela ter esgotado todo o seu combustível. Estas estrelas antigas são incrivelmente densas. Uma colher de chá cheia da sua matéria pesaria tanto na Terra como um elefante.

Tantas densidades são possíveis porque o material anão branco não é composto por átomos unidos por ligações químicas, mas sim por um plasma de núcleos não ligados e electrões. Por esta razão, os núcleos podem ser colocados mais perto do que o normalmente permitido por orbitais de electrões em matéria normal.

Porque as anãs brancas são os núcleos remanescentes das estrelas normais, são feitas principalmente dos “resíduos” dos produtos das reacções de fusão nuclear que suportavam. Estes produtos de “resíduos” são principalmente carbono e oxigénio, com vestígios de outros elementos. Mas isso não quer dizer que não reste hélio e hidrogénio. A parte exterior de uma anã branca contém os dois elementos. E devido à tremenda força gravitacional associada a estas densas estrelas, estes elementos são estratificados com os elementos mais pesados que residem nas profundezas mais profundas da estrela.

Acima da sequência principal as estrelas são ‘gigantes’ e ‘super-gigantes’. Antes das estrelas chegarem ao fim da sua evolução – quando se transformam em anãs ou explodem em supernovas – condensam e compactam, aquecendo ainda mais à medida que o último dos seus hidrogênios é queimado. Isto faz com que as camadas exteriores da estrela se expandam para fora. Nesta fase, a estrela torna-se uma grande gigante vermelha.

De acordo com um antigo estudo publicado na edição de 1985 do Astrophysical Journal, os gigantes vermelhos são principalmente feitos de hélio e hidrogénio, juntamente com carbono, oxigénio, nitrogénio e ferro. Os astrofísicos também registaram a presença de elementos pesados do processo S, tais como estrôncio, ítrio, zircónio, bário, e neodímio.

Supergiants are among the most massive and luminous stars in the universe. Estrelas que são dez vezes maiores do que o sol (ou maiores) transformar-se-ão em super-grandes quando ficarem sem combustível. São semelhantes aos gigantes vermelhos em composição, excepto que são, adivinhou, muito maiores.

Espera-se que o Sol se transforme num gigante vermelho quando esgotar o seu combustível. Felizmente, isso não acontecerá durante mais cinco mil milhões de anos.