17.2: Cores das estrelas
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objetivos de aprendizagem
Ao final desta seção, você poderá:
- Compare as temperaturas relativas das estrelas com base em suas cores
- Entenda como os astrônomos usam índices de cores para medir as temperaturas das estrelas
Veja a bela imagem das estrelas na Nuvem Estelar de Sagitário mostrada na Figura\(\PageIndex{1}\). As estrelas mostram uma infinidade de cores, incluindo vermelho, laranja, amarelo, branco e azul. Como vimos, as estrelas não são todas da mesma cor porque nem todas têm temperaturas idênticas. Para definir a cor com precisão, os astrônomos criaram métodos quantitativos para caracterizar a cor de uma estrela e depois usar essas cores para determinar as temperaturas estelares. Nos capítulos a seguir, forneceremos a temperatura das estrelas que estamos descrevendo, e esta seção mostra como essas temperaturas são determinadas a partir das cores da luz que as estrelas emitem.
Cor e temperatura
Como aprendemos anteriormente, a lei de Wien relaciona a cor estelar à temperatura estelar. As cores azuis dominam a emissão de luz visível de estrelas muito quentes (com muita radiação adicional no ultravioleta). Por outro lado, estrelas frias emitem a maior parte de sua energia luminosa visível em comprimentos de onda vermelhos (com mais radiação saindo no infravermelho) (Figura\(\PageIndex{1}\)). A cor de uma estrela, portanto, fornece uma medida de sua temperatura de superfície intrínseca ou real (além dos efeitos do avermelhamento da poeira interestelar, que serão discutidos em Entre as estrelas: gás e poeira no espaço). A cor não depende da distância até o objeto. Isso deve ser familiar para você desde a experiência cotidiana. A cor de um semáforo, por exemplo, parece a mesma, não importa a que distância esteja. Se pudéssemos de alguma forma pegar uma estrela, observá-la e depois afastá-la muito mais, seu brilho aparente (magnitude) mudaria. Mas essa mudança no brilho é a mesma para todos os comprimentos de onda e, portanto, sua cor permaneceria a mesma.
| Cor da estrela | Temperatura aproximada | Exemplo |
|---|---|---|
| Azul | 25.000 KG | Espiga |
| Branco | 10.000 KG | Vega |
| Amarelo | 6000 KG | Sol |
| Alaranjado | 4000 KG | Aldebaran |
| Vermelho | 3000 KG | Betelgeuse |
Foto: Blackbody Spectrum
Acesse esta simulação interativa da Universidade do Colorado para ver a cor de uma estrela mudando à medida que a temperatura muda.
As estrelas mais quentes têm temperaturas de mais de 40.000 K, e as estrelas mais frias têm temperaturas de cerca de 2000 K. A temperatura da superfície do nosso Sol é de cerca de 6000 K; sua cor de pico de comprimento de onda é ligeiramente amarelo-esverdeado. No espaço, o Sol pareceria branco, brilhando com quantidades aproximadamente iguais de comprimentos de onda avermelhados e azulados. Parece um pouco amarelo quando visto da superfície da Terra porque as moléculas de nitrogênio do nosso planeta espalham alguns dos comprimentos de onda mais curtos (ou seja, azuis) dos feixes de luz solar que chegam até nós, deixando uma luz de comprimento de onda mais longo para trás. Isso também explica por que o céu é azul: o céu azul é a luz do sol espalhada pela atmosfera da Terra.
Índices de cores
Para especificar a cor exata de uma estrela, os astrônomos normalmente medem o brilho aparente de uma estrela por meio de filtros, cada um dos quais transmite apenas a luz de uma determinada faixa estreita de comprimentos de onda (cores). Um exemplo grosseiro de filtro na vida cotidiana é uma garrafa de refrigerante de plástico de cor verde que, quando colocada na frente dos olhos, deixa passar apenas as cores verdes da luz.
Um conjunto de filtros comumente usado em astronomia mede o brilho estelar em três comprimentos de onda correspondentes à luz ultravioleta, azul e amarela. Os filtros são denominados: U (ultravioleta), B (azul) e V (visual, para amarelo). Esses filtros transmitem luz perto dos comprimentos de onda de 360 nanômetros (nm), 420 nm e 540 nm, respectivamente. O brilho medido através de cada filtro geralmente é expresso em magnitudes. A diferença entre quaisquer duas dessas magnitudes — digamos, entre as magnitudes azul e visual (B—V) — é chamada de índice de cores.
Acesse este simulador de luz e filtros para uma demonstração de como diferentes fontes de luz e filtros podem se combinar para determinar o espectro observado. Você também pode ver como as cores percebidas estão associadas ao espectro.
Por acordo entre os astrônomos, as magnitudes ultravioleta, azul e visual do sistema UBV são ajustadas para dar um índice de cor de 0 a uma estrela com uma temperatura superficial de cerca de 10.000 K, como Vega. Os índices de cores B-V das estrelas variam de −0,4 para as estrelas mais azuis, com temperaturas de cerca de 40.000 K, a +2,0 para as estrelas mais vermelhas, com temperaturas de cerca de 2000 K. O índice B-V para o Sol é de cerca de +0,65. Observe que, por convenção, o índice B-V é sempre o “azul” menos a cor “mais vermelha”.
Por que usar um índice de cores se, em última análise, isso implica temperatura? Porque o brilho de uma estrela através de um filtro é o que os astrônomos realmente medem, e estamos sempre mais confortáveis quando nossas declarações têm a ver com quantidades mensuráveis.
Resumo
As estrelas têm cores diferentes, que são indicadores de temperatura. As estrelas mais quentes tendem a parecer azuis ou azul-brancas, enquanto as estrelas mais frias são vermelhas. O índice de cor de uma estrela é a diferença nas magnitudes medidas em quaisquer dois comprimentos de onda e é uma forma de os astrônomos medirem e expressam a temperatura das estrelas.
Glossário
- índice de cores
- diferença entre as magnitudes de uma estrela ou outro objeto medido à luz de duas regiões espectrais diferentes — por exemplo, azul menos magnitudes visuais (B-V)