21: O nascimento de estrelas e a descoberta de planetas fora do sistema solar
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“Existem incontáveis sóis e incontáveis terras girando em torno de seus sóis exatamente da mesma forma que os planetas do nosso sistema. Nós vemos apenas os sóis porque eles são os maiores corpos e são luminosos, mas seus planetas permanecem invisíveis para nós porque são menores e não luminosos. Os mundos não numerados no universo são todos semelhantes em forma e posição e sujeitos às mesmas forças e às mesmas leis.” —Giordano Bruno em Sobre o universo e os mundos infinitos (1584). Bruno foi julgado por heresia pela Inquisição Romana e queimado na fogueira em 1600.
Discutimos as estrelas como fornos nucleares que convertem elementos leves em elementos mais pesados. A evolução nuclear de uma estrela começa quando o hidrogênio é fundido em hélio, mas isso só pode ocorrer quando a temperatura central excede 10 a 12 milhões de K. Como as estrelas se formam a partir de material interestelar frio, devemos entender como elas colapsam e, eventualmente, atingir essa “temperatura de ignição” para explicar o nascimento das estrelas. A formação de estrelas é um processo contínuo, desde o nascimento da nossa galáxia até hoje. Estimamos que todos os anos em nossa galáxia, em média, três massas solares de matéria interestelar são convertidas em estrelas. Isso pode parecer uma pequena quantidade de massa para um objeto do tamanho de uma galáxia, mas apenas três novas estrelas (de bilhões na galáxia G) são formadas a cada ano.
Os planetas orbitam outras estrelas ou o nosso é o único sistema planetário? Nas últimas décadas, a nova tecnologia nos permitiu responder a essa pergunta revelando quase 3500 exoplanetas em mais de 2600 sistemas planetários. Mesmo antes de os planetas serem detectados, os astrônomos previram que os sistemas planetários provavelmente seriam subprodutos do processo de formação estelar. Neste capítulo, veremos como a matéria interestelar é transformada em estrelas e planetas.
- 21.1: Formação estelar
- A maioria das estrelas se forma em nuvens moleculares gigantes com massas tão grandes quanto massas\(3 × 10^6\) solares. A nuvem molecular mais bem estudada é a Orion, onde a formação de estrelas está ocorrendo atualmente. As nuvens moleculares normalmente contêm regiões de maior densidade chamadas aglomerados, que por sua vez contêm vários núcleos ainda mais densos de gás e poeira, cada um dos quais pode se tornar uma estrela. Uma estrela pode se formar dentro de um núcleo se sua densidade for alta o suficiente para que a gravidade possa sobrecarregar a pressão interna e fazer com que o gás e a poeira t
- 21.2: O H-R e o estudo da evolução estelar
- A evolução de uma estrela pode ser descrita em termos de mudanças em sua temperatura e luminosidade, que podem ser melhor seguidas traçando-as em um diagrama H-R. As protoestrelas geram energia (e calor interno) por meio da contração gravitacional que normalmente continua por milhões de anos, até que a estrela alcance a sequência principal.
- 21.3: Evidências de que planetas se formam em torno de outras estrelas
- Evidências observacionais mostram que a maioria das protoestrelas é cercada por discos com diâmetros e massa suficientes (até 10% da do Sol) para formar planetas. Depois de alguns milhões de anos, a parte interna do disco fica livre de poeira, e o disco tem então a forma de uma rosquinha com a protoestrela centrada no buraco — algo que pode ser explicado pela formação de planetas nessa zona interna.
- 21.4: Planetas além do Sistema Solar - Pesquisa e descoberta
- Várias técnicas observacionais detectaram com sucesso planetas orbitando outras estrelas. Essas técnicas se enquadram em duas categorias gerais: detecção direta e indireta. As técnicas de Doppler e trânsito são nossas ferramentas indiretas mais poderosas para encontrar exoplanetas. Alguns planetas também estão sendo encontrados por imagens diretas.
- 21.5: Exoplanetas em todo lugar - O que estamos aprendendo
- Embora a missão Kepler esteja encontrando milhares de novos exoplanetas, eles estão limitados a períodos orbitais de menos de 400 dias e tamanhos maiores que Marte. Ainda assim, podemos usar as descobertas do Kepler para extrapolar a distribuição dos planetas em nossa galáxia. Os dados até agora sugerem que planetas como a Terra são o tipo mais comum de planeta e que pode haver 100 bilhões de planetas do tamanho da Terra ao redor de estrelas semelhantes ao Sol na galáxia. Cerca de 2600 sistemas planetários foram descobertos em torno de outras estrelas.
- 21.6: Novas perspectivas sobre a formação de planetas
- O conjunto de exoplanetas é incrivelmente diverso e levou a uma revisão em nossa compreensão da formação de planetas que inclui a possibilidade de interações vigorosas e caóticas, com a migração e dispersão do planeta. É possível que o sistema solar seja incomum (e não representativo) na forma como seus planetas estão dispostos. Muitos sistemas parecem ter planetas rochosos mais para dentro do que nós, por exemplo, e alguns até têm “Júpiters quentes” muito próximos de sua estrela.
Miniatura: Vemos um close-up de parte da Nebulosa Carina tirada com o Telescópio Espacial Hubble. Esta imagem revela jatos alimentados por estrelas recém-formadas embutidas em uma grande nuvem de gás e poeira. Partes das nuvens estão brilhando com a energia de estrelas muito jovens formadas recentemente dentro delas. (crédito: modificação do trabalho da NASA, ESA e M. Livio e da Equipe do 20º Aniversário do Hubble (STSci))