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CORPOS CELESTES ETAPA 2 Autor José Ademir Damasceno Júnior Reitor da UNIASSELVI Prof. Hermínio Kloch Pró-Reitora do EAD Prof.ª Francieli Stano Torres Edição Gráfica e Revisão UNIASSELVI CURSO LIVRE – ASTRONOMIA 1 INTRODUÇÃO A Astronomia é considerada a mais antiga das ciências, uma vez que os humanos reconheceram a importância do uso prático de seus conceitos para a sobrevivência de sua espécie. A compreensão dos fenômenos celestes favo- receu a caça, a pesca, o plantio, a colheita e incursões marítimas. É justamente com o surgimento da agricultura, há aproximadamente 13 mil anos, que a ob- servação do céu se torna uma prática extremamente relevante. A capacidade humana de causa e efeito associada à compreensão das estações do ano, após observações mais duradouras e apuradas, torna a prática de plantio e colheita mais eficiente, sendo determinante para a sobrevivência de sua espécie. Ao conceber a periodicidade de alguns fenômenos, como exemplo, as mudanças das estações, junto com o desenvolvimento de ferramentas e técnicas mais adequadas, os humanos deixaram de viver em pequenos grupos nômades e passaram a se fixar às margens de bacias hidrográficas, especialmente pela disponibilidade de água e terra fértil, condições essenciais para o plantio e a colheita, evento que passou a ser conhecido por “revolução neolítica”, há cerca de 10 mil anos (MILONE et al., 2003; NOGUEIRA; CANALLE, 2009, p. 28). Para os povos antigos, o movimento aparente das constelações, como exemplo, das Plêiades e de Órion, assim como de algumas estrelas, Sirius e Arcturo, dentre outras, influenciava as atividades humanas mais fundamentais, sobretudo com o surgimento da agricultura. Em outras palavras, eles acre- ditavam que o instante em que as estrelas nasciam ou se punham, em certa época, era responsável por alguns fenômenos. Ao mesmo tempo, as pessoas tinham a crença de que esses próprios corpos celestes, naquela determinada posição, provocavam os acontecimentos. Por essa razão, os objetos no céu, com suas misteriosas aparências, conquistaram um status divino (NOGUEIRA; CANALLE, 2009). Partindo desses pressupostos, surge a necessidade de se revelar e com- preender o que já se sabe acerca desses corpos, suas características físicas e químicas, por exemplo. Para tanto, nós tópicos a seguir, serão tratados alguns dos objetos solares que mais chamaram e que continuam chamando a atenção da civilização humana. Deverão ser discutidos aspectos desde sua formação até sua completa aniquilação, e ainda suas implicações no Planeta Terra. CORPOS CELESTES ETAPA 2 CURSO LIVRE – ASTRONOMIA 2 CORPOS CELESTES – SATÉLITES Semelhante ao que acontece com outros astros, os satélites (ou luas) são objetos celestes que também despertam muito o interesse das pessoas. É interessante destacar que, atualmente, o número de satélites identificados pelos astrônomos cresce cada vez. Já são conhecidos mais de 165. Os satéli- tes maiores têm origem nas proximidades de planetas, enquanto os menores são localizados a distâncias maiores. De acordo com algumas evidências, julga-se que os satélites com menores dimensões foram, na verdade, captu- rados através da gravidade dos planetas (DAMINELI; STEINER, 2010). Normalmente, o número de satélites de um planeta está relacionado a sua massa. O maior satélite do sistema solar é Ganímedes (Figura 1), um dos quatro satélites galileanos de Júpiter, com raio de 2.631 km. O segundo é Titan, de Saturno, com 2.575 km de raio. Eles são maiores do que o planeta Mercúrio, que tem 2.439 km de raio. Titan também se destaca por possuir uma atmosfera densa, rica em compostos de carbono e metano. Vale ressal- tar ainda que a Lua, com 3.475 km de diâmetro, é maior do que Plutão, que tem 2.350 km de diâmetro. A maioria dos satélites gira em volta do respec- tivo planeta no sentido de oeste para leste, e sua órbita é próxima ao plano equatorial de seu planeta (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). FIGURA 1 – MAIORES LUAS DO SISTEMA SOLAR FONTE: http://3.bp.blogspot.com/-Z8QUrC3t9qo/T5zPze6b7AI/AAAAAAAACpI/EY_bvob51YA/s1600/Maiores+luas.jpg. Acesso em: 25 abr. 2021. Descrição da imagem: a imagem apresenta as cinco maiores luas do sistema solar em ordem decrescente. Da esquerda para a direita temos: Ganímedes, na cor cinza e algumas áreas verdes, possuindo crateras em sua superfície; Titã, na cor alaranjada; Calisto, com regiões na cor cinza e outras na cor verde, possuindo crateras e pontos brilhantes em sua superfície; Io, com áreas laranjas, marrons e claras, contendo marcas côncavas, que são na maioria caldeiras vulcânicas; e Lua, na cor cinza, possuindo crateras em sua superfície. O fundo da imagem é negro, representando a escuridão do Universo. A seguir, realizaremos um estudo mais detalhado dos satélites do sis- tema solar, especialmente quanto as suas características físicas. Iniciaremos pelo nosso planeta Terra. https://www.if.ufrgs.br/ast/solar/portug/terms.htm#caldera CURSO LIVRE – ASTRONOMIA 3 TERRA Enquanto um planeta orbita em torno do Sol, por sua vez um satélite or- bita em torno de um planeta. No entanto, sob o ponto de vista de composição e características físicas, os planetas e satélites são bem parecidos em alguns casos. A Lua é o satélite natural do nosso planeta. A partir das observações de Galileu Galilei, sabe-se que ela é coberta por crateras de impacto e que possui regiões claras e escuras em sua superfície. As regiões escuras são os mares, enquanto as claras são as montanhas. Entende-se que os mares são resultados de lavas solidificadas, estes representam indícios de que há muito tempo não ocorre atividade vulcânica na Lua. Por não possuir uma densa atmosfera, sua temperatura é definida sobretudo pela radiação emitida pelo Sol, havendo uma diferença significativa entre as temperaturas alcançadas de dia e durante à noite (MILONE et al., 2003; NOGUEIRA; CANALLE, 2009). Diferentemente de outros satélites do sistema solar, a Lua possui um tamanho próximo ao da Terra. Sua massa é estimada como sendo 80 vezes menor do que a da Terra. Para se ter uma ideia, Ganímedes apresenta uma massa estimada em 10.000 vezes menor quando comparada à Júpiter, pla- neta em que orbita. Todavia, considera-se que o tamanho da Lua é somente ¼ em relação ao da Terra. São conhecidas algumas teorias que procuram explicar a formação da Lua. A teoria mais aceita, atualmente, é que a Terra sofreu um impacto de um objeto de elevada massa, comparável à Marte, que provocou a separação e o lançamento de uma parte de sua estrutura, há cerca de 4,6 bilhões de anos. Esta massa ejetada, pouco tempo depois, deu origem à Lua (MILONE et al., 2003; NOGUEIRA; CANALLE, 2009). Segundo Isaac Newton, matéria atrai matéria, teoria que ficou conhe- cida como a Lei da Gravitação Universal. Nesse sentido, satélites e planetas exercem força de atração uns sobre os outros. Em razão disso, temos o fe- nômeno das marés, bastante estudado pela sua importância geofísica. Foi constatado por estudiosos que o calor liberado no interior dos corpos em função deste evento pode provocar o movimento das placas tectônicas e atividade vulcânica. Um dos exemplos citados pelos astrônomos deste fato são os vulcões detectados em Io, como resultado do intenso calor gerado em seu interior, decorrente da força gravitacional entre ele e Júpiter (DAMI- NELI; STEINER, 2010). A força de maré na Lua provocada pela Terra é cerca de 20 vezes a força de maré na Terra causada pela Lua. Pressupõe-se que, antigamente, o período de rotação da Lua era menor do que o seu período de translação em volta da Terra. Ao girar, ela tentava arrastar consigo os bojos de maré, que estavam sempre alinhados na direção da Terra. Desse modo, o movimento relativo entre as diferentes partes da Lua ocasionava atrito, tendendo, assim, a reduzir a rotação. Por causa desse atrito, a Lua foi perdendo energia de rotação até, finalmente, ficar com a rotação sincronizada com o seu movi- CURSO LIVRE – ASTRONOMIAmento de translação (o período de rotação da Lua é igual ao seu período de translação, por volta de 27 dias). Além da Lua, outros satélites também têm rotação sincronizada, a saber: os dois satélites de Marte, Phobos e Deimos, cinco luas de Júpiter (incluindo os quatro satélites galileanos), nove luas de Urano, e ainda a lua Tritão de Netuno. Entretanto, é notável o caso do sistema Plutão-Caronte, pois sua sincronização é total, isto é, os períodos de rotação e translação de Plutão e Caronte são iguais (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). Na Lua, hoje, acontecem poucos sismos por anos (milhares, comparados com milhões na Terra), porém na época em que a Lua era jovem, há cerca de 4 ou 3 bilhões de anos, teve um enorme vazamento de lava na superfí- cie, solidificando-se posteriormente, resultando nos mares lunares (regiões escuras, aparentemente baixas e planas que contêm muitas crateras). A Lua tem crosta mais delgada (60 km) no lado voltado para a Terra e mais espessa (150 km) no lado oposto, sendo, dessa forma, assimétrica. No lado em que a crosta é delgada, o número de mares é maior. Supõe-se que Vênus é menos ativo do que a Terra, no entanto parece ter mais atividade geológica persis- tente do que Marte. Tal evidência indica que Vênus teria retido mais do seu calor residual quando comparado à Marte, em consonância com o fato de Vênus ser maior do que Marte. Além do mais, acontece atividade geológica em Io, o satélite mais próximo do planeta Júpiter. Io revela elevada ativida- de vulcânica. Ariel e Titânia, satélites de Urano, também demonstram sinais recentes de atividade catastrófica (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). 4 MARTE Dois satélites orbitam em torno de Marte, são Fobos e Deimos, que em grego significam medo e terror, respectivamente. Segundo a mitologia grega, eles são filhos do deus da guerra, Ares. Comparados com outros sa- télites do sistema solar, são considerados pequenos, apresentando raios da ordem de 10 quilômetros, ao mesmo tempo em que apresentam formas bem irregulares. Conforme pesquisadores da área, estes satélites provavelmente foram capturados pela gravidade de Marte (MILONE et al., 2003; NOGUEIRA; CANALLE, 2009). 5 JÚPITER O planeta Júpiter possui 79 satélites confirmados, mas este número continua crescendo em virtude de novas descobertas. Todavia, os satélites galileanos ocupam papel de destaque, são eles: Io, Europa, Ganímedes e Calisto. São chamados de galileanos por terem sido descobertos por Galileu, no início do século XVII. Ganímedes desperta a atenção por ser considerado o maior satélite do sistema solar. Após a obtenção de imagens com melhor CURSO LIVRE – ASTRONOMIA resolução, cientistas afirmam que Io e Europa são semelhantes aos planetas telúricos, constituídos em boa parte por rochas. Além disso, Io apresenta atividade vulcânica e Europa contém uma atmosfera tênue composta princi- palmente de oxigênio. Os astrônomos defendem a existência de um oceano de água líquida abaixo de uma crosta de gelo em sua superfície. É importan- te frisar que, em todo o sistema solar, somente cinco satélites apresentam atmosfera, a saber: Europa, Io, Ganímedes, Titã (Saturno) e Tritão (Netuno) (MILONE et al., 2003; NOGUEIRA; CANALLE, 2009). 6 SATURNO Em torno de Saturno orbitam pelo menos 56 satélites. Titã ocupa papel central por ser o segundo maior do sistema solar. Este satélite possui um núcleo rochoso envolto por um manto de gelo constituído de compostos orgânicos. Possui uma densa atmosfera formada principalmente por nitro- gênio, além da presença de moléculas orgânicas complexas, uma estrutura semelhante à atmosfera primitiva. Por esta razão, recebe menos energia so- lar, consequentemente, sua superfície atinge temperaturas muito baixas. A temperatura mais alta dificilmente ultrapassa -100 ºC (MILONE et al., 2003; NOGUEIRA; CANALLE, 2009). 7 URANO Dando prosseguimento, podemos explicitar também sobre os satélites de Urano. Ele possui pelo menos 27. Estes satélites são constituídos prin- cipalmente por gelo. Entre eles, Miranda chama atenção por ser o satélite mais próximo de Urano. A superfície de Miranda é bem irregular, exibindo um relevo formado por vales e despenhadeiros (MILONE et al., 2003). 8 NETUNO Por sua vez, Netuno apresenta bem menos satélites que Saturno e Urano, com apenas 14 confirmados até o momento. Tritão possui uma fina atmosfera constituída principalmente de nitrogênio. Ele exerce um relevante papel em função de ser bem maior que os demais, e por apresentar atividade vulcânica. No sistema solar, é possível encontrar vulcanismo ativo somente na Terra, Vênus, Io e Tritão. Entretanto, o vulcanismo verificado em Tritão é bem diferente, em virtude de que lavas constituídas de gelo pastoso, metano líquido, entre outras substâncias, atravessam uma camada espessa de gelo, semelhante a uma crosta (MILONE et al., 2003; NOGUEIRA; CANALLE, 2009). CURSO LIVRE – ASTRONOMIA 9 PLUTÃO Até meados de 2006, Plutão era tido oficialmente como planeta do sistema solar. Todavia, em 24 de agosto de 2006, a União Astronômica In- ternacional (IAU) estabeleceu uma nova definição de planeta, que somente considerava um objeto como tal se ele estivesse praticamente sozinho em sua órbita. Porém, Plutão é apenas um dos inúmeros objetos do denominado cinturão de Kuiper. Sendo assim, a IAU reclassificou Plutão, “rebaixando-o” para o status de “planeta anão”. Ele possui ao menos três luas. As conheci- das são: Caronte (descoberta em 1978), Nix e Hidra (descobertas em 2005) (MILONE et al., 2003; NOGUEIRA; CANALLE, 2009). 10 ASTEROIDES Os asteroides têm certa semelhança com os planetas, a despeito de se- rem bem menores. Seu nome tem origem grega, cujo significado é “similar a estrelas”. Eles são mais facilmente encontrados entre as órbitas de Marte e Jú- piter, uma região com formato de anel denominada de cinturão de asteroides, a uma distância da ordem de 2,8 unidades astronômicas (UA). Normalmente, os asteroides exibem formatos bem irregulares. O maior objeto do cinturão de asteroides é Ceres (Figura 2). Em 1801, ele foi descoberto pelo italiano Giu- seppe Piazzi (1746-1826). Um fato curioso é que a massa de Ceres representa apenas um centésimo da massa da Lua. Além de Ceres, os asteroides Palas e Juno também possuem dimensões bem maiores do que os outros localizados nessa região (MILONE et al., 2003; OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). FIGURA 2 – ASTEROIDE CERES FONTE: http://astro.if.ufrgs.br/comast/comast.htm. Acesso em: 25 abr. 2021. Descrição da imagem: a imagem apresenta o asteroide Ceres, na cor cinza, possuindo crateras em sua superfície. O fundo da imagem é negro, representando a escuridão do Universo. Os asteroides também podem ser encontrados numa região ainda mais distante do que a órbita de Netuno, denominada cinturão de Kuiper. Esta área exibe restos gelados de corpos celestes, desde a órbita de Netuno até uma distância de 50 UA do Sol, aproximadamente. Os cientistas argumen- CURSO LIVRE – ASTRONOMIA tam que os objetos desta região são resquícios da nebulosa que deu origem ao sistema solar. Os asteroides apresentam um tamanho bem menor que a Lua. Atualmente, já foram confirmados cerca de 20.000 asteroides (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). Evidências apontam que os asteroides são resultado de um planeta que não se formou completamente. Quanto maiores forem os asteroides, eles exibirão um formato arredondado. Por outro lado, os menores apresentam formas bem irregulares. Os asteroides são constituídos principalmente por rochas (silicatos). Todavia, alguns são compostos por metais (ferro, por exem- plo) (MILONE et al., 2003). 11 COMETAS Os cometas (Figura 3) representam outro grupo de pequenos corpos orbitando o sistema solar. Possuem órbitas elípticas bem alongadas. Por serem muito pequenos e fracos, não podem ser vistos com um telescópio, exceto quando se aproximam do Sol. Nesse momento, eles formam caudas brilhantes que podem ser vistas, algumas vezes, mesmo a olho nu.Os co- metas são constituídos de uma mistura de gelo e poeira, similar a uma bola de gelo sujo, conforme o modelo proposto, em 1950, por Fred Lawrence Whipple (1906-2004). Ao se aproximarem do Sol, parte do gelo sublima, dando origem a uma grande nuvem de gás e poeira em torno do cometa, denominada coma. O núcleo compõe a parte sólida e gelada em seu inte- rior. A pressão de radiação do Sol força as partículas de gás e a poeira da coma, tendo como resultando a cauda, sendo sempre posicionada na direção oposta à do Sol e pode se estender até 1 UA. Alguns cometas exibem uma cauda azulada, sendo formada por gases ionizados pela radiação ultravioleta do Sol, que brilham por fluorescência, emitindo luz azul. Os gases ionizados acompanham as partículas ionizadas ejetadas pelo Sol, o vento Solar (OLI- VEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). FIGURA 3 – COMETA FONTE: http://astro.if.ufrgs.br/comast/comast.htm. Acesso em: 25 abr. 2021. Descrição da imagem: a imagem ilustra um cometa no céu com uma cauda azulada. O fundo da imagem é negro, representando a escuridão do Universo, com alguns pontos brilhantes indicando as estrelas. CURSO LIVRE – ASTRONOMIA Por outro lado, outros cometas apresentam uma cauda amarelada, sen- do composta por grãos de poeira empurrados pela pressão de radiação do Sol, que brilham ao refletirem a luz solar. As partículas de poeira possuem órbitas keplerianas, quanto mais distantes do Sol mais lentamente elas se movem. Desse modo, as mais distantes vão ficando para trás em relação às mais próximas, tendo como resultado sua forma curva característica. Inú- meros cometas possuem um envoltório de hidrogênio neutro que é invisível no óptico, entretanto, em rádio, pode ser o componente mais extenso do cometa, denominado envelope de hidrogênio. Às vezes, pode ser observada também uma anticauda, em outras palavras, uma cauda na direção do Sol. Esse efeito de perspectiva é provocado por partículas grandes (0,1 a 1 mm de diâmetro), expelidas pelo núcleo, que não são levadas pela pressão de radiação do Sol, permanecendo na órbita (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). Edmond Halley (1656-1742), astrônomo britânico e amigo de Isaac Newton, foi quem primeiro mostrou que os cometas vistos em 1531, 1607 e 1682 eram, na verdade, o mesmo cometa, assim, periódico, passando a ser identificado por Cometa Halley. No início de 1997, o cometa Hale–Bopp esteve visível a olho nu em cerca de todo o mundo, inclusive por todo o Bra- sil. Além disso, em julho de 1994, o cometa Shoemaker-Levy 9, descoberto por Carolyn Jean Spellmann Shoemaker (1929), Eugene Merle Shoemaker (1928-1997) e David H. Levy (1948) em 24 de março de 1993, e que tinha se dividido em mais de 21 pedaços, os maiores de até 1 km, chocou-se com Júpiter, explodindo nas nuvens de amônia da atmosfera desse planeta. Di- ferentemente de um asteroide, o cometa apresenta uma atmosfera volátil visível (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). Presume-se que os cometas são corpos primitivos, resquícios da for- mação do sistema solar, consequência de colapso de uma nuvem molecular gigante. Sua composição deve ser a mesma da nuvem primordial que deu origem ao Sol e aos planetas. Entretanto, de onde surgiram os cometas? Provavelmente de uma região bastante afastada do sistema solar chamada “Nuvem de Oort” (em órbitas com afélios a uma distância de aproximada- mente 50.000 UA do Sol), idealizada pelo holandês Jan H. Oort. Haveria por volta de 100 bilhões de núcleos cometários nessa nuvem. Algumas vezes, a interação gravitacional com uma estrela próxima perturbaria a órbita de algum cometa e, desse modo, ele seria lançado para as partes mais internas do sistema solar (MILONE et al., 2003; OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). 12 METEOROS, METEORITOS E METEOROIDES Um meteorito é um objeto sólido que atingiu a superfície terrestre. Já um meteoro é o fenômeno que ocorre quando o corpo, ao entrar na atmos- fera terrestre, exibe um rastro luminoso provocado pelo atrito (são também conhecidos como estrelas cadentes). Por sua vez, meteoroide é o corpo que CURSO LIVRE – ASTRONOMIA entra na atmosfera. Os meteoroides são reconhecidos como fragmentos de cometas ou asteroides. Sabe-se que os menores são desintegrados devido ao atrito com a atmosfera e somente os maiores conseguem chegar à superfí- cie da Terra. Os cometas ostentam atrás de si rastros de poeira que formam tubos com diâmetros da ordem de 10 a 50 milhões de km. Ao atravessar um desses anéis de poeira, a Terra deverá expor a chamada chuva de meteoros (Figura 4). Isso explica o fato de que existem determinadas épocas do ano para que isso ocorra, isto é, basicamente sempre que a Terra atravessar o rastro de um cometa importante (MILONE et al., 2003). Meteoro é um termo que deriva do grego meteoron, que significa fe- nômeno no céu. O estudo dos meteoritos é bastante relevante, visto que se pode aprender muito sobre o tipo de material do qual se formaram os planetas interiores, considerando que são fragmentos primitivos do sistema solar. Há três tipos de meteoritos: os metálicos, os rochosos, e os metálico- -rochosos. A grande maioria é constituída de corpos rochosos. Um exemplo de meteoritos rochosos são os condritos carbonáceos, que compõem a forma mais antiga de meteoritos, em torno de 4,5 bilhões de anos, e não parecem ter sofrido modificação desde a época de sua formação. Os metálicos são formados basicamente de ferro e níquel (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). FIGURA 4 – CHUVA DE METEOROS FONTE: http://astro.if.ufrgs.br/comast/comast.htm. Acesso em: 25 abr. 2021. Descrição da imagem: a imagem ilustra uma chuva de meteoros no céu, sendo apresentados por raios luminosos, na cor branca. O fundo da imagem é negro, representando a escuridão do Universo, com alguns pontos brilhantes indicando as estrelas. Os asteroides orbitam o Sol basicamente na mesma direção dos pla- netas (de oeste para leste) e a maioria no mesmo plano. Os do cinturão de asteroides principal têm períodos orbitais de 3,3 a 6 anos. Possivelmente, mais de 90% de todos os asteroides ocupam essa região. Os maiores têm densidade da ordem de 2,5 g/cm3. Cientistas defendem que alguns dos me- teoritos encontrados na Terra foram arrancados de Marte por colisões de asteroides (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). CURSO LIVRE – ASTRONOMIA Afirma-se que a extinção dos dinossauros, há 65 milhões de anos, teve início com um impacto de um asteroide ou cometa de mais de 10 km de di- âmetro, que abriu uma cratera de 200 a 250 quilômetros de diâmetro perto de Chicxulub, na península de Yucatan, no México. A colisão liberou uma energia correspondente a bilhões de bombas atômicas, como, por exemplo, a usada sobre Hiroshima em 1945 (MILONE et al., 2003; OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). A teoria de que a extinção de organismos terrestres e marinhos, tanto vertebrados quanto invertebrados, ocorreu há 65 milhões de anos (passagem do período Cretáceo para o Terciário) em decorrência de um grande impacto, é do físico americano Luis Walter Alvarez (1911-1988), ganhador do prêmio Nobel, em 1968, por consequência de seus estudos sobre partículas suba- tômicas, e de seu filho Walter Alvarez (1940), geólogo americano. Segundo eles, a extinção se deu por modificações climáticas que atingiram todo o planeta. Houve um esfriamento na superfície por consequência de uma nu- vem de pó que se distribuiu em todo o planeta, pois impedia a passagem da luz do Sol. Esta nuvem era constituída de uma tênue camada de barro com uma elevada taxa de irídio (um metal raro, semelhante à platina) (MILONE et al., 2003; OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). Na ausência de luz, as plantas teriam dificuldade em realizar a fotossín- tese. Desse modo, elas morreriam e os dinossauros pereceriam também por falta de alimentos. Asteroides possuem irídio em abundância mais do que a crosta da Terra, uma forte evidência que sustenta esta teoria (MILONE et al., 2003; OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). 13 NEBULOSAS Em sua maioria, as nebulosas nocéu noturno são como universos-i- lha, conforme o que foi proposto, no século XVIII, por várias pessoas, como exemplo, o filósofo sueco Emanuel Swedenborg, o astrônomo inglês Thomas Wright e o filósofo alemão Immanuel Kant (TYSON, 2016). Define-se nebulosa como sendo diferentes tipos de nuvens molecula- res que basicamente são compostas por hidrogênio, plasma e alguns outros gases ionizados. Inicialmente era usado para conceituar qualquer objeto que estivesse além do sistema solar, exibindo uma aparência difusa distinta de pontos como estrelas e planetas. Há uma diversidade de mecanismos para a formação das nebulosas, no entanto, geralmente, elas são formadas em função de um colapso gravitacional do gás no meio interestelar, já outras nebulosas são resultados de explosões de supernovas, que são causadas por estrelas que chegaram ao final do seu ciclo de vida (OLIVEIRA; SARAIVA, 2014). CURSO LIVRE – ASTRONOMIA Grande parte das nebulosas exibe dimensões extensas, podendo atin- gir até cem anos luz de diâmetro. Por outro lado, em muitos casos elas não apresentam um tamanho bem definido. Apesar de revelarem um grande porte, elas possuem uma densidade notavelmente pequena, chegando a atingir cem partículas por centímetros, aproximadamente (KRUMHOLZ; MCKEE, 2008). As nebulosas apresentam diferentes formatos, tamanhos e são classifica- das conforme o tipo de radiação que emitem. Em razão de sua importância, as mais conhecidas são: as nebulosas de emissão, nebulosas de reflexão, nebulosas escuras e nebulosas planetárias (MARQUES, 2018). Próximo ao planeta Terra, a nebulosa de Órion (Figura 5) ocupa um papel de destaque, levando em consideração que é uma das maiores com aspectos de emissão e reflexão, ao mesmo tempo em que é conhecida como a maior região formadora de estrelas maciças, por essa razão possui uma magnitude aparente consideravelmente brilhante de 4. Órion é classificada como Messier 42, podendo ser encontrada a uma distância de 1.500 anos luz, aproximadamente. Situada em um braço espiral da Via Láctea, tem um brilho que chama atenção. Sua fácil localização, abaixo do cinturão de Órion, favorece a sua observação a olho nu no céu noturno. A nebulosa encontrada nas plêiades (M45) é um dos exemplos conhecidos de nebulosas de reflexão que se destaca por ser mais facilmente observada. Ela pode ser vista com as estrelas mais brilhantes do conjunto das plêiades e está há cerca de 400 anos-luz de distância (NEMIROFF; BONELL, 2000). FIGURA 5 – NEBULOSA DE ÓRION FONTE: http://astro.if.ufrgs.br/ism/ism.htm. Acesso em: 25 abr. 2021. Descrição da imagem: a imagem ilustra a nebulosa de Órion, sendo apresentada por pontos brilhantes indicando as estrelas. Os pontos maiores na cor branca, já os menores na cor amarela. O fundo da imagem é negro, representando a escuridão do Universo. CURSO LIVRE – ASTRONOMIA Na categoria de nebulosas escuras, a nebulosa cabeça de cavalo (Barnard 33) ocupa um papel central. Ela está localizada há cerca de 1.500 anos-luz da terra, situada dentro da constelação de Órion, mais especificamente logo abaixo do cinturão de Órion. Sua forma de fácil reconhecimento e seme- lhança com uma cabeça de cavalo fascina a todos, incentivando seu registro fotográfico. Estima-se que ela possui uma extensão de 16 anos-luz, com uma massa 300 vezes maior que o Sol, e seu brilho avermelhado é resultado da ionização do hidrogênio que está posicionado atrás da nebulosa (NEMIROFF; BONELL, 2000). As nebulosas planetárias são, em sua maioria, um modelo de nebulosas de emissão que são geradas a partir de estrelas que atingem o término do seu ciclo vital, denominada fase de gigantes vermelhas, em vista de a matéria ser ejetada por ventos estelares. Elas têm um ciclo de vida de curta duração ao serem comparadas às estrelas que lhes deram origem. A despeito das planetárias exibirem diferentes formas, o seu nome inicialmente foi dado por conta de as primeiras que foram observadas possuírem, em grande número, uma forma arredondada similar aos planetas gasosos. Em contraste com os tipos anteriores, as planetárias não são visíveis a olho nu, por serem também a representação do final da fase evolutiva de uma estrela de massa média como o nosso Sol, por exemplo (ORTIZ, 2009). 14 ORIGEM DAS GALÁXIAS No século XVIII, inúmeros astrônomos haviam verificado, entre as es- trelas, corpos extensos e difusos, que passaram a chamar de “nebulosas”. Hoje, contudo, sabe-se que diferentes tipos de objetos foram agrupados sob esse termo e que, curiosamente, a maioria pertencia a nossa própria Galáxia, como exemplo, nuvens de gás iluminadas por estrelas dentro delas, cascas de gás lançadas por estrelas em estágio final de evolução estelar, e aglome- rados de estrelas. Certas nebulosas eram, de fato, galáxias individuais, como a nossa Via Láctea, por exemplo. Especulou-se, logo no início, a respeito da existência de outras galáxias fora da Via Láctea. Essas suposições são credi- tadas ao astrônomo amador inglês Thomas Wright (1711-1786) e ao filosofo alemão Immanuel Kant (1724-1804) (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). Em 1923, Edwin Powell Hubble (1889-1953), por meio do novo telescó- pio de 100 polegadas (2,5 m) de Mount Wilson, conseguiu identificar estre- las variáveis Cefeídas na “nebulosa” de Andromeda (M31). Para ele, o brilho destas estrelas apresentava o mesmo padrão de variabilidade das Cefeídas da nossa Galáxia. Nestes termos, assumiu que todas elas acompanhavam a relação conhecida entre período e luminosidade. Diante disso, ele inferiu que Andrômeda está situada bem além dos limites da Via Láctea. Atualmente, supõe-se que nossa galáxia tenha 100 mil anos-luz de diâmetro (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). CURSO LIVRE – ASTRONOMIA Por volta da segunda metade do século passado surgiram as duas prin- cipais teorias sobre formação e evolução de galáxias, a saber: o modelo monolítico, o qual propõe que as galáxias se formaram e evoluíram separa- damente a partir do colapso de extensas nuvens de gás; e o modelo hierár- quico, que pressupõe que as galáxias se formaram e evoluíram por meio de contatos sucessivos entre nuvens menores. Advoga-se que as nuvens de gás que deram origem às galáxias foram originadas através da condensação de matéria em certas regiões do espaço associadas às flutuações de densidade existentes no Universo primordial (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). Para Oliveira Filho e Saraiva (2014), o modelo monolítico estabelece que a forma das galáxias seria definida em função da rapidez com que aconteceu a formação estelar (taxa de formação estelar) na nuvem em contração, bem como pela quantidade de rotação (momentum angular) da nuvem. Em vista disso, nuvens de baixa rotação e com alta taxa de formação estelar teriam praticamente todo o gás consumido em pouco tempo e a galáxia resultante seria elíptica, cuja forma seria ovalada e com pouco gás para produzir novas estrelas. Em contraste, nuvens com alta rotação e baixa taxa de formação estelar depositariam parte do gás em um disco. O resultado seria uma ga- láxia espiral, armazenando gás suficiente para manter a formação estelar por muito mais tempo. Contrariamente, no modelo hierárquico as peque- nas nuvens de gás em contração originariam preferencialmente sistemas totalmente discoidais, que evoluiriam a galáxias espirais, caso sofressem poucas interações entre si, ou a elípticas, se os encontros e fusões fossem bem mais frequentes. Porém, até a presente data não existe uma teoria que contemple todos os aspectos observacionais para revelar como as galáxias se formaram e evoluíram, nem ao menos uma teoria que possa predizer sua evolução futura. Sendo assim, acredita-se ainda existir muito a ser explorado neste campo (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2014). 15 CICLO DE VIDA E MORTE DAS ESTRELAS A massa de uma estrela exerce um relevante papel em sua evolução. O tempo que uma estrela passará na sequência principal será determinado por sua quantidade de massa e pelo esgotamentode sua reserva de hidrogênio. As estrelas com massas menores que o Sol necessitam de muito tempo para evoluírem, mais do que os 10 bilhões de anos, idade aproximada da Via Lác- tea (nossa galáxia). Já as estrelas mais massivas do que o Sol evoluem mais rapidamente. Em outras palavras, quanto maior for a massa de uma estrela mais acelerada será a sua evolução. Após uma estrela consumir todo o seu suprimento de hidrogênio central, ela deixará a sequência principal e sua representação começará a se deslocar pelo diagrama H-R rumo à região das estrelas gigantes vermelhas. Milone et al. (2003) afirmam que, neste momento, a região central da estrela, denominada de caroço, será consti- tuída basicamente de Hélio, sem produzir mais energia alguma. Contudo, a CURSO LIVRE – ASTRONOMIA estrela continuará emitindo energia por sua superfície. Ao perder energia, o caroço esfriará e começará a se contrair, elevando assim, a sua temperatura e densidade, e ainda liberando energia gravitacional (MILONE et al., 2003). Em vista disso, o hidrogênio logo acima do caroço central de hélio co- meçará a queimar, assim será formada uma camada de queima de hidrogênio, com esta queima haverá um aumento gradativo do tamanho e da massa desta estrutura de hélio. Outra coisa que poderá ocorrer é que parte da energia gravitacional liberada, além da energia nuclear gerada na camada de queima do hidrogênio, aquecerá as partes externas da estrela (seu envoltório), de forma que ela começará a se expandir. A estrela intensifica o seu brilho e se torna uma gigante vermelha (MILONE et al., 2003). Pesquisadores consideram que, logo após a estrela deixar a sequência principal, ela ingressará na sua “3a idade”, a partir deste momento lhe restará pouco tempo de vida. A passagem de uma estrela pela sequência principal é bem diferente do que próximo do término do seu ciclo vital, etapa em que o processo evolutivo começa a ficar mais violento. No fim de sua vida, resta-lhe pouco combustível nuclear. Dessa forma, ela só poderá tentar quei- mar o hélio que lhe sobrou, e buscar a fusão gradual de todos os elementos até a formação de outros mais pesados, o níquel e o ferro, por exemplo. A cada etapa as densidades e temperaturas centrais da estrela se elevam, e o restante do combustível nuclear é queimado cada vez mais rapidamente (MILONE et al., 2003). Pressupõe-se que estrelas com massas menores do que duas massas solares terminam sua vida como anãs brancas. Ao longo de sua fase gigante vermelha, elas continuam a comprimir o seu caroço central até o ponto em que sua temperatura e densidade sejam elevadas o suficiente para dar início à queima do hélio em carbono. Nesse ínterim, a gigante vermelha intensifica gradualmente o seu brilho. Ela seguirá uma trajetória praticamente vertical no diagrama H-R. A queima do hélio ocorrerá quando a temperatura central atingir cerca de 100 milhões de Kelvins. Em seguida, o caroço central se expandirá repentinamente e a luminosidade da estrela enfraquecerá até se estabilizar, de forma que o hélio passará a ser queimado mais tranquilamente. Ao ser esgotado o hélio, a produção de energia nuclear cessa e o caroço se contrai até resultar em uma anã branca. Neste ponto, a estrela é constituída por uma envoltória de material ejetado, chamada nebulosa planetária, tendo próximo ao centro da nebulosa uma estrela anã branca, de tamanho similar ao da Terra, esfriando gradativamente. Estima-se que daqui a 5 bilhões de anos, aproximadamente, o nosso Sol também se tornará uma anã branca (MILONE et al., 2003). Contrariamente, as estrelas de maiores massas, representadas na parte superior da sequência principal, rapidamente esgotam o seu depósito central de hidrogênio, saindo da sequência principal em poucas dezenas de milhões CURSO LIVRE – ASTRONOMIA de anos. Por conseguinte, elas se tornam gigantes vermelhas ainda maiores (chamadas de supergigantes vermelhas), tendo o caroço de hélio cercado por uma camada de combustão do hidrogênio. Ao se contrair, o caroço inicia a queima do hélio, transformando-o em carbono e oxigênio. A estrela passará a ter um caroço inerte de carbono e oxigênio, envolto por uma camada de queima de hélio, esta rodeada por uma faixa de queima de hidrogênio. Após o estágio de gigante vermelha, a estrela se torna ainda mais brilhosa, exibin- do episódios de pulsação e de lançamento de gás a altas velocidades. Neste estágio, as estrelas são normalmente denominadas estrelas Wolf-Rayet. O caroço inerte de carbono e oxigênio passa então a se contrair com o intuito de novas fontes de energia nuclear. A temperatura central atingirá por volta dos 3 bilhões de graus e a densidade será próxima dos milhões de gramas/ cm3. A partir disso, o carbono e o oxigênio entram em combustão, resul- tando em neônio, magnésio, silício, fósforo, enxofre, até o níquel e o ferro (MILONE et al., 2003). Nesse estágio, a estrela sofre outras perdas de energia, além daquela na forma de radiação eletromagnética. Enormes quantidades de neutrinos, produzidos nas próprias reações nucleares, e ainda pelo gás que se encontra a altíssimas temperaturas, propagam-se pela estrela livremente, sem intera- girem com a matéria. Os neutrinos produzidos no interior do caroço fazem a luminosidade aumentar consideravelmente até exceder o brilho da estrela na forma de radiação. Deste ponto em diante, a única reserva de energia que resta para a estrela é na forma gravitacional. Em busca de compensar as perdas cada vez maiores de energia, o caroço se contrai mais rapidamente. Por este motivo, a densidade e temperaturas centrais se elevam terrivelmen- te, ao mesmo tempo em que o caroço começa a perder mais energia em função de produzir elementos mais pesados que o ferro. Em outras palavras, a produção de elementos mais pesados exige da estrela um maior gasto de energia (MILONE et al., 2003). Perto de sua morte, as densidades da estrela são tão elevadas que os neutrinos enfrentam mais dificuldade para escapar. Eles levam energia do caroço à camada envoltória, que se aquece cada vez mais, provocando re- ações nucleares no próprio manto estelar. Em contração, o caroço colapsa totalmente, promovendo a fissão de todos os elementos pesados, que se desintegram e resultam em núcleos de hélio. O vento de neutrinos se torna mais forte produzindo uma onda de choque que varre o manto estelar, explo- dindo no espaço. Pouco antes da implosão do caroço, os próprios núcleos de hélio são desintegrados em prótons e nêutrons. Os elétrons são então comprimidos com os prótons, tendo como produto a formação de nêutrons. O caroço em colapso, agora desprovido de seu manto, surge como uma estrela de nêutrons girando rapidamente. A violenta explosão, causada pela liberação de energia na implosão do caroço e pelo colapso de seu manto, produz uma supernova (Figura 6). Sabe-se que as supernovas emitem um intenso brilho por um curto período. Elas se tornam tão brilhantes quanto todas as estrelas da galáxia brilhando ao mesmo tempo (MILONE et al., 2003). CURSO LIVRE – ASTRONOMIA FIGURA 6 – SUPERNOVA FONTE: http://astro.if.ufrgs.br/evol/node51.htm. Acesso em: 25 abr. 2021. Descrição da imagem: a imagem ilustra uma supernova, mostrando 3 anéis em volta do material ejetado na explosão, na cor alaranjada, detectada na Terra em fevereiro de 1987, mas que na verdade ocorreu 169.000 anos atrás, já que esta é a distância em anos luz para a Grande Nuvem de Magalhães, galáxia anã irregular, satélite da Via Láctea. O fundo da imagem é negro, representando a escuridão do Universo. As estrelas de nêutrons são conhecidas por apresentarem um raio pouco maior que 10 km e uma densidade de 1.000 trilhões de gramas/cm3, aproximadamente. Acredita-se que uma pequena porção de matéria neutrô- nica pesaria em nosso planeta milhões de toneladas. Estas estrelas possuem campos magnéticos extremamente mais intensos que o campo magnético da Terra. Também por conta disso, começam sua vida girando rapidamente(centenas de voltas por segundo). Nesta fase ela é conhecida como pulsar. Constata-se que das sobras de uma estrela morta nascerá outra. Vale destacar que uma mensagem pulsada de uma estrela consegue atingir aos confins da Galáxia. Ao pulsar por milhões de anos, a estrela perderá energia, assim, o fenômeno ficará cada vez mais lento (MILONE et al., 2003). As estrelas de nêutrons apresentam massas menores que três massas solares. Tal fato acontece porque a matéria neutrônica não suporta forças gravitacionais produzidas por massas maiores que este valor. Em vista disso, caso as estrelas apresentem massas maiores que este valor crítico, a implosão dos caroços centrais não resultará em estrelas de nêutrons. Neste caso, a implosão seguirá até produzir um buraco negro. Concebe-se que os buracos negros possuam campos gravitacionais extremamente intensos, capazes de curvar até mesmo o espaço-tempo em seu entorno. Infere-se que a matéria atraída por ele jamais poderá escapar (MILONE et al., 2003). De acordo com o astrofísico Karl Schwarzschild (1873-1916), uma es- trela ao apresentar um raio menor do que um valor crítico, que passou a ser chamado de Raio de Schwarzschild, não poderia mais ser vista. Os raios de luz emitidos por ela seriam refletidos, em razão de uma aceleração infinita. Então, visto da Terra, por exemplo, o objeto não pareceria mais uma estrela, mas um buraco negro no espaço (STEINER, 2010). CURSO LIVRE – ASTRONOMIA Segundo Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995), a massa de uma anã branca não pode exceder em 40% da massa do Sol, sendo denominado de limite de Chandrasekhar. Já para estrelas de nêutrons, o limite seria cerca de 3 massas solares, conhecido como limite de Volkoff-Oppenheimer. Caso estes valores sejam ultrapassados, a estrela entrará em colapso. No entanto, ao colapsar, ela poderá reduzir o tamanho de seu raio para valores menores do que o Raio de Schwarzschild, como consequência seria formado um bu- raco negro. Sendo assim, não respeitados estes limites, a única forma que a estrela poderá adquirir é a de um buraco negro (STEINER, 2010). REFERÊNCIAS DAMINELI, A.; STEINER, J. (organizadores). O fascínio do Universo. Odys- seus, São Paulo - SP, 2010. HORVATH, J. E. Fundamentos da Evolução estelar. [S.l.]: Editora Livraria da Fisica, 2011. KRUMHOLZ, M. R.; MCKEE, C. F. A minimum column density of 1gcm-2 for massive star formation. Nature, v. 451, 2008. Nature Publishing Group. Dis- ponível em: https://www.nature.com/articles/nature06620. Acesso em: 15 abr. 2021. MARQUES, J. V. C. Evolução estelar: do colapso de uma nuvem de gás ao nascimento de uma protoestrela. 2018. 43 f. TCC (Licenciatura em Física) - IFPI - Campus Parnaíba, Parnaíba, 2018. Disponível em: http://bia.ifpi.edu. br:8080/jspui/bitstream/prefix/300/1/EVOLU%C3%87%C3%83O%20ESTE- LAR.pdf. Acesso em 15 abr. 2021. MILONE, A. C.; WUENSCHE, C. A.; RODRIGUES, C. V.; JABLONSKI, F. J.; CAPELATO. H. V.; VILAS-BOAS, J. W.; CECATTO, J. 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