Astronomia

Nosso Sol já é uma anã branca?

Nosso Sol já é uma anã branca?



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Eu assisto muito o canal de descoberta de ciência e gosto do material sobre espaço, estrelas, planetas, etc. Em um episódio, o narrador afirma que nosso Sol um dia se tornará uma estrela anã branca. O tamanho do nosso Sol dobrará e, finalmente, a Terra estará dentro deste Sol alargado. Este é o fim de toda a vida na Terra. Então li uma recente tampa de garrafa da Snapple que dizia que nosso Sol é realmente branco. Eu li de novo e ri: já é uma estrela anã branca neste momento? Presumo que a cor original da estrela seja branca. Como saberemos quando o Sol se tornará uma anã branca e aumentará de tamanho para engolfar a Terra? Basicamente, qual é o prazo neste contexto.


Primeiro. Em cerca de 6 bilhões de anos, o Sol se tornará muito maior do que é agora, talvez um fator de 20. Será uma gigante vermelha. Então, um pouco mais tarde, ele ficará realmente grande, tão grande quanto a órbita da Terra e talvez a Terra seja engolfada.

Segundo. Apenas após isso faz o Sol perder cerca de metade de sua massa e o restante é exposto como um pequeno, estrela anã branca quente, sobre o mesmo tamanho como a Terra, mas com metade da massa do Sol. Ele terá uma densidade cerca de 1 milhão de vezes maior do que a da água e é sustentado por uma pressão que só surge por causa da natureza mecânica quântica dos elétrons dentro dele.

O Sol não é atualmente uma anã branca. É uma estrela anã do tipo G, suportada pela pressão de gás "normal" e permanecerá razoavelmente estável, embora se tornará cerca de 50% mais luminosa nos próximos 5 bilhões de anos ou mais.


O Sol é branco, no sentido de que você pode segurar um pedaço de papel branco sobre ele e não ver nenhuma cor, é a que nossos olhos se adaptaram. E é uma anã, no sentido de que é uma estrela da sequência principal, e todas essas estrelas são chamadas de anãs. Mas definitivamente não é uma anã branca, que é uma estrela muito menor (do tamanho da Terra) e muito mais velha. Os nomes nem sempre são muito claros!


Há um pouco de confusão na nomenclatura aqui. Isso é muito importante: a nomenclatura para rotular objetos grandes no espaço foi desenvolvida antes que os cientistas conhecessem qualquer coisa sobre fusão. As estrelas na sequência principal fundem o hidrogênio para formar o hélio. Exceto para estrelas extremamente massivas, todas as estrelas na sequência principal são chamadas de estrelas anãs. Essas estrelas da sequência principal são chamadas de anãs porque não são nem de longe tão grandes quanto as estrelas gigantes.

Nosso Sol está na sequência principal (ou seja, está fundindo hidrogênio em hélio) e permanecerá assim por mais cinco a sete bilhões de anos. Objetos do tamanho de estrelas deixam a sequência principal quando consumiram todo o hidrogênio disponível. Estrelas que não são muito pequenas começarão a fundir hélio depois de deixarem a sequência principal.

Apesar da palavra comum "anã", as anãs brancas formam uma categoria de objetos muito distinta das estrelas anãs. Anãs brancas são objetos que não apenas deixaram a sequência principal, mas também fundiram até o último resíduo de material fusível disponível para elas. Isso necessariamente torna as anãs brancas muito compactas e, temporariamente, extremamente quentes. Observe bem: "Temporariamente" para um astrônomo ou astrofísico significa algo muito diferente do que significa para todos os outros. Mais uma vez, a nomenclatura foi desenvolvida há mais de cem anos, muito antes da existência da fusão nuclear.

Talvez fosse bom se a União Astronômica Internacional apresentasse uma definição funcional do que constitui uma "estrela". No entanto, eu suspeito que eles estão fartos de convenções de nomenclatura, dada a enorme controvérsia sobre sua definição do que se qualifica como um "planeta".


Morando perto de uma anã branca

Recentemente, o primeiro planeta a orbitar uma anã branca & mdash o último chamado WD 1856 + 534 & mdash foi descoberto por meio de seu trânsito na frente da minúscula estrela uma vez a cada 1,4 dias. Notavelmente, este planeta gigante, WD 1856b, é sete vezes maior do que o remanescente estelar que transita. Muito provavelmente, existem planetas rochosos do tamanho da Terra a distâncias semelhantes de outras anãs brancas - caso em que eles teriam uma temperatura de superfície semelhante à da Terra. Isso nos atinge perto de casa.

Em cerca de um bilhão de anos, o sol brilhará o suficiente para ferver os oceanos da Terra por meio de um efeito estufa descontrolado. Para sobreviver, nossa civilização terá que migrar para o exterior no sistema solar. Sete bilhões de anos depois, o núcleo do Sol encolherá até seu remanescente, uma anã branca, carregando cerca de metade da massa solar com o resto perdido.

Uma anã branca é uma bola de cristal metálica densa e quente, aproximadamente do tamanho do raio da Terra & mdash1.4 raios da Terra no caso de WD 1856 + 534 & mdasht que está esfriando lentamente porque não tem mais um motor nuclear central. Existem 10 bilhões de anãs brancas na galáxia da Via Láctea porque muitas estrelas semelhantes ao Sol já passaram pelo processo de morte. Isso é resultado de uma coincidência fortuita entre o tempo de vida de estrelas semelhantes ao Sol e a idade atual do universo.

Depois de alguns bilhões de anos, uma anã branca esfria a uma temperatura superficial semelhante à do sol atual. Em particular, foi estimado que WD 1856 + 534 tivesse uma idade de 6 bilhões de anos e uma temperatura de superfície de 4.700 kelvins, um pouco mais baixa do que o valor solar atual de 5.800 kelvins. O planeta recém-descoberto está 50 vezes mais perto de WD 1856 + 534 do que a distância da Terra ao sol.

Uma vez que esta anã branca é 76 vezes menor em tamanho que o sol, um observador localizado apenas dentro da órbita do planeta recém-detectado, a cerca de 1 por cento da separação Terra-Sol, testemunharia uma iluminação semelhante à da Terra, com WD 1856 + 534 ocupando aproximadamente o mesmo ângulo que o sol ocupa em nosso céu. Em tal "zona habitável" em torno de qualquer anã branca, a Universidade de Washington & rsquos Eric Agol sugeriu em um artigo de 2011, água líquida poderia existir na superfície de um planeta rochoso, permitindo a química da vida como a conhecemos. Devido ao tempo orbital curto, os residentes de um mundo habitável ao redor do WD 1856 + 534 estariam ocupados comemorando seu aniversário uma vez a cada 33 horas - durante todo o ano naquele planeta.

Dado que a área de superfície luminosa de uma anã branca é 10.000 vezes menor que a do sol, as características de absorção de uma atmosfera planetária durante o trânsito de uma anã branca são muito mais facilmente detectáveis ​​do que para estrelas semelhantes ao sol. Durante um trânsito completo, que duraria alguns minutos, um planeta do tamanho da Terra ocultaria toda a anã branca. Dada a proximidade do planeta à estrela, a taxa de repetição do trânsito é centenas de vezes maior em comparação com a zona habitável de uma estrela semelhante ao sol. Como argumentado em meu artigo de 2013 com Dan Maoz da Universidade de Tel-Aviv, essas circunstâncias oferecem a melhor oportunidade para detectar bioassinaturas na atmosfera de exoplanetas, no espírito da detecção de fosfina no deck de nuvens de nosso planeta vizinho, Vênus. Nossos cálculos foram refinados em um artigo recente de Lisa Kaltenegger em Cornell e colaboradores. Se o planeta abriga uma civilização tecnológica, também se pode pesquisar sinais de poluição industrial em sua atmosfera, conforme demonstrado em meu estudo de acompanhamento com Henry Lin e Gonzalo Gonzalez-Abad em Harvard em 2014.

Um planeta habitável próximo será bloqueado pelas marés e mostrando a mesma face para a anã branca, com lado diurno e noturno permanentes. Acontece que a distância de habitabilidade é perigosamente próxima da região onde o planeta seria destruído pela força gravitacional da maré da anã branca. Uma vez que a zona habitável não está muito longe dessa distância de interrupção das marés, as marés podem aumentar uma protuberância substancial em qualquer oceano ou atmosfera na superfície do planeta.

Quais são as implicações para nosso futuro a longo prazo? À medida que o sol se transforma em uma anã branca, nossos descendentes podem ter como objetivo povoar a zona habitável perto de seu remanescente. Para a astronomia, um planeta bloqueado por maré ofereceria o benefício de um lado noturno permanente onde telescópios podem ser colocados para observar seu céu escuro sem parar. Para a economia, a superfície da anã branca ofereceria a eficiência dos reatores nucleares sem criar lixo radioativo. Ao amortecer o lixo na superfície da anã branca, pode-se colher sua energia de ligação gravitacional da radiação eletromagnética emitida com quase o rendimento do combustível nuclear.

Dada essa perspectiva, pode já haver análogos de nossa civilização que reconheceu os benefícios de viver em torno de anãs brancas. Poderíamos encontrá-los procurando as assinaturas espectrais do lixo que umedecem na superfície da anã branca ou procurando a poluição por clorofluorocarbono (CFC) de seu planeta e atmosfera proveniente de seus condicionadores de ar. Entre todas as civilizações industriais, seria mais fácil detectar o impacto ambiental das civilizações moderadamente inteligentes e daquelas que não são amigáveis ​​com seu habitat. O único problema é que essas civilizações podem se destruir com relativa rapidez e, conseqüentemente, ser menos abundantes.

SOBRE OS AUTORES)

Avi Loeb é ex-presidente (2011-2020) do departamento de astronomia da Universidade de Harvard, diretor fundador da Iniciativa Black Hole de Harvard e diretor do Instituto de Teoria e Computação do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Ele também preside o Conselho de Física e Astronomia das Academias Nacionais e o conselho consultivo para o projeto Breakthrough Starshot, e é membro do Conselho de Consultores de Ciência e Tecnologia do Presidente. Loeb é o autor best-seller de Extraterrestre: o primeiro sinal de vida inteligente além da terra (Houghton Mifflin Harcourt).


Milhares de estrelas, incluindo nosso sol, destinadas a se transformar em cristais

O conceito do artista de uma estrela evoluída & # 8211 chamada de anã branca & # 8211 no processo de solidificação em um cristal. Imagem via University of Warwick / Mark Garlick.

Astrônomos da Universidade de Warwick disseram esta semana que agora têm a primeira evidência direta de que estrelas anãs brancas & # 8211 estrelas em um estágio avançado de sua evolução & # 8211 finalmente se solidificam em cristais. Essa ideia existe há décadas, mas agora novas observações a comprovam. Os astrônomos que conduziram este estudo dizem que nossos céus devem estar cheios dessas anãs brancas de cristal. Eles também apontam que & # 8211 muito depois de ter inchado como uma gigante vermelha e engolido a Terra & # 8211 nosso sol está destinado a se tornar uma anã branca cristalina, também, bilhões de anos a partir de agora.

O novo estudo & # 8211 liderado por Pier-Emmanuel Tremblay & # 8211 foi publicado em 9 de janeiro de 2019, na revista revisada por pares Natureza.

Modelos atuais de nossa galáxia natal, a Via Láctea, sugerem que somente nossa galáxia contém atualmente cerca de 10 bilhões de anãs brancas. Eles são os resquícios densos e quentes de estrelas mortas há muito tempo, essencialmente núcleos estelares, deixados para trás depois que uma estrela esgotou seu suprimento de combustível e lançou seu volume de gás e poeira para o espaço.

Esses objetos exóticos marcam o estágio final da evolução para a maioria das estrelas do universo, incluindo nosso sol.

De acordo com o novo estudo, as anãs brancas mais antigas, quase da mesma idade da Via Láctea, provavelmente já são quase totalmente cristalinas.

Os astrônomos selecionaram 15.000 candidatas a anãs brancas a cerca de 300 anos-luz da Terra a partir de observações feitas pelo satélite Gaia da Agência Espacial Europeia. Eles então analisaram os dados de Gaia & # 8217s sobre a luminosidade e cores das estrelas. A análise mostrou que as anãs brancas têm um núcleo sólido de oxigênio e carbono. Isso se deve, dizem os astrônomos, a uma transição de fase durante seu ciclo de vida semelhante à da água se transformando em gelo, mas em temperaturas muito mais altas.

O trabalho mostrou que essas anãs brancas são provavelmente mais velhas do que se acreditava. A declaração dos astrônomos & # 8217 explicou:

Eles identificaram um acúmulo, um excesso no número de estrelas em cores e luminosidades específicas que não correspondem a uma única massa ou idade. Quando comparado a modelos evolutivos de estrelas, o empilhamento coincide fortemente com a fase de seu desenvolvimento em que se prevê que o calor latente seja liberado em grandes quantidades, resultando em uma desaceleração do seu processo de resfriamento. Estima-se que, em alguns casos, essas estrelas retardaram seu envelhecimento em até 2 bilhões de anos, ou 15% da idade de nossa galáxia.

Pier-Emmanuel Tremblay disse:

Esta é a primeira evidência direta de que as anãs brancas se cristalizam, ou passam do estado líquido para o sólido. Foi previsto há 50 anos que deveríamos observar um aumento no número de anãs brancas em certas luminosidades e cores devido à cristalização e só agora isso foi observado.

Todas as anãs brancas se cristalizarão em algum ponto de sua evolução, embora as anãs brancas mais massivas passem pelo processo mais cedo. Isso significa que bilhões de anãs brancas em nossa galáxia já completaram o processo e são essencialmente esferas de cristal no céu.

O próprio sol se tornará uma anã branca cristalina em cerca de 10 bilhões de anos.

Resumindo: os astrônomos agora têm a primeira evidência direta & # 8211 da ESA & # 8217s satélite Gaia & # 8211 de que estrelas anãs brancas formam núcleos de cristal.


Problema duplo: uma anã branca surpreende os astrônomos


Ilustração de acreção de anã branca
Crédito: NASA / CXC / Texas Tech / T. Ilustração Maccarone: NASA / CXC / M. Weiss

Os astrônomos detectaram uma explosão de raios-X brilhante de uma estrela na Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia próxima a quase 200.000 anos-luz da Terra. Uma combinação de dados de raios-X e ópticos indicam que a fonte dessa radiação é uma estrela anã branca que pode ser a anã branca de crescimento mais rápido já observada.

Em vários bilhões de anos, nosso Sol ficará sem a maior parte de seu combustível nuclear e encolherá para uma estrela "anã branca" muito menor e mais tênue do tamanho da Terra. Como uma massa equivalente à do Sol é compactada em um volume tão pequeno, a gravidade na superfície de uma anã branca é várias centenas de milhares de vezes a da Terra.

Ao contrário do nosso Sol, a maioria das estrelas, incluindo as anãs brancas, não existem isoladamente, mas fazem parte de pares chamados de "sistemas binários". Se as estrelas estiverem perto o suficiente, a gravidade da anã branca pode puxar a matéria para longe de sua companheira.

Um novo estudo baseado em observações com o Observatório de raios-X Chandra da NASA e o Observatório Neil Gehrels Swift relatou a descoberta de emissão de raios-X distinta de um sistema binário contendo uma anã branca chamada ASASSN-16oh. A descoberta envolve a detecção de raios-X de baixa energia - o que os astrônomos chamam de "suaves" - produzidos por gás em temperaturas de várias centenas de milhares de graus. Em contraste, os raios X de alta energia revelam fenômenos em temperaturas de dezenas de milhões de graus. A emissão de raios X do ASASSN-16oh é muito mais brilhante do que os raios X suaves produzidos pela atmosfera de estrelas normais, colocando-a na categoria especial de uma fonte supermacia de raios X.

Durante anos, os astrônomos pensaram que a emissão supermacia de raios-X de estrelas anãs brancas é produzida por fusão nuclear em uma camada densa e quente de núcleos de hidrogênio e hélio. Este material volátil acumulou-se a partir do infall de matéria da estrela companheira para a superfície da anã branca e levou a uma explosão de fusão nuclear muito parecida com uma bomba de hidrogênio.

No entanto, ASASSN-16oh mostra que há mais nessa história. Este binário foi descoberto pela primeira vez pelo All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN), uma coleção de cerca de 20 telescópios ópticos distribuídos ao redor do globo para pesquisar automaticamente todo o céu todas as noites em busca de supernovas e outros eventos transitórios. Os astrônomos usaram Chandra e Swift para detectar a emissão de raios-X supersoft.

"No passado, as fontes supersoft foram todas associadas à fusão nuclear na superfície das anãs brancas", disse o autor principal Tom Maccarone, professor do Departamento de Física e Astronomia do Texas Tech que liderou o novo artigo publicado em dezembro 3ª edição da Nature Astronomy.

Se a fusão nuclear é a causa dos raios X supermacios do ASASSN-16oh, então ela deve começar com uma explosão e a emissão deve vir de toda a superfície da anã branca. No entanto, a luz óptica não aumenta com rapidez suficiente para ser causada por uma explosão e os dados do Chandra mostram que a emissão vem de uma região menor que a superfície da anã branca. A fonte também é cem vezes mais tênue em luz óptica do que as anãs brancas conhecidas por estarem em fusão em sua superfície. Essas observações, mais a falta de evidência de gás fluindo da anã branca, fornecem fortes argumentos contra a fusão ter ocorrido na anã branca.

Como nenhum dos sinais de fusão nuclear está presente, os autores apresentam um cenário diferente. Tal como acontece com a explicação da fusão, a anã branca está puxando o gás de uma estrela companheira, uma gigante vermelha. Em um processo denominado acreção, o gás é puxado para um grande disco ao redor da anã branca e se torna mais quente à medida que faz uma espiral em direção à anã branca, como mostrado em nossa ilustração. O gás então cai sobre a anã branca, produzindo raios-X ao longo de um cinturão onde o disco encontra a estrela. A taxa de entrada de matéria através do disco varia muito. Quando o material começa a fluir mais rapidamente, o brilho de raios X do sistema torna-se muito maior.

"A transferência de massa está acontecendo em uma taxa mais alta do que em qualquer sistema que detectamos no passado", acrescentou Maccarone.

Se a anã branca continuar ganhando massa, ela pode atingir um limite de massa e se destruir em uma explosão de supernova Tipo Ia, um tipo de evento usado para descobrir que a expansão do universo está se acelerando. A análise da equipe sugere que a anã branca já é incomumente maciça, então ASASSN-16oh pode estar relativamente perto - em termos astronômicos - de explodir como uma supernova.

"Nosso resultado contradiz um consenso de décadas sobre como a emissão de raios-X supersoft das anãs brancas é produzida", disse o co-autor Thomas Nelson, da Universidade de Pittsburgh. "Agora sabemos que a emissão de raios-X pode ser feita de duas maneiras diferentes: por fusão nuclear ou pelo acréscimo de matéria de um companheiro."

Também participaram do estudo cientistas da Texas A & ampM University, NASA Goddard Space Flight Center, University of Southampton, University of the Free State na República da África do Sul, South African Astronomical Observatory, Michigan State University, State University of New Jersey, Observatório da Universidade de Varsóvia, Universidade Estadual de Ohio e Universidade de Warwick.

O Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra para o Diretório de Missões Científicas da NASA em Washington. O Observatório Astrofísico Smithsonian em Cambridge, Massachusetts, controla a ciência e as operações de voo de Chandra.


Nosso Sol se transformará em cristal antes de morrer

Publicado em 15/01/2019 às 7h19

Quando o sol morrer, vai se transformar em cristal.

Um estudo publicado recentemente em Natureza mostra que em 10 bilhões de anos, depois que o Sol ficar sem combustível para queimar, seu núcleo se tornará uma estrela anã branca feita de oxigênio metálico e cristalino.

E o sol não estará sozinho. Aproximadamente 97% das estrelas em nosso céu também se transformam em cristais quando morrem. Isso torna nosso universo realmente precioso, tudo graças a um processo especial de resfriamento dentro de cada estrela que as transforma em cristal em altas temperaturas, semelhante a como a água se transforma em gelo aqui na Terra.

“Este é um experimento químico relativamente simples, como observar a temperatura da água gelada quando colocada em um freezer, mas para as anãs brancas a escala de tempo é a história completa do universo”, escreveu o autor principal Pier-Emmanuel Tremblay, da Universidade de Warwick no Reino Unido em um e-mail para Seeker.

Os astrônomos já amam as anãs brancas, não apenas por causa de seus preciosos interiores, mas porque são alguns dos objetos mais antigos do universo. As anãs brancas evoluem em um padrão previsível, permitindo que os cientistas usem essas estrelas como uma espécie de “relógio cósmico” para estimar a idade das estrelas próximas.

Uma ilustração de uma estrela anã branca em processo de solidificação em cristal. | Universidade de Warwick / Mark Garlick

A equipe fez sua descoberta especial depois de observar 15.000 candidatas a anãs brancas com o satélite Gaia da Agência Espacial Europeia, que rastreia com precisão as idades, tipos e posições das estrelas.

Gaia descobriu uma abundância de estrelas que não podiam ser agrupadas por idade ou massa, o que os astrônomos gostam de fazer para classificar objetos estelares. Um olhar mais atento mostrou que essas estranhas estrelas estão esfriando mais lentamente do que o esperado, porque o calor está sendo liberado em grande escala.

Em outras palavras, as estrelas estão envelhecendo mais lentamente, tudo devido ao crescimento dos cristais. Algumas estrelas podem permanecer como Peter Pan por dois bilhões de anos - uma boa parte da história de 13,7 bilhões de anos de nosso universo até agora.

Os astrônomos teorizaram sobre esse processo por décadas, mas esta é a primeira vez que uma espaçonave captou evidências diretas de envelhecimento diminuindo conforme as anãs brancas se solidificam em cristais. Mas ainda há mais trabalho a ser feito.

Tremblay disse que ele e sua equipe de pesquisa precisam reforçar seus modelos de plasma e física nuclear para explicar melhor como a transformação ocorre.

“Isso nos ajudaria a aprender sobre a composição interna real das anãs brancas - a fração carbono-oxigênio - e as taxas de reação nuclear, o que deve nos dar idades ainda mais precisas e percepções sobre a evolução estelar”, disse ele. “Alguns desses avanços poderiam ser feitos com anãs brancas pulsantes, que também estão em processo de cristalização.”

Embora a fase de cristal das anãs brancas seja fascinante, elas não permanecerão assim para sempre. Eventualmente, a anã branca continuará resfriando e perdendo seus traços restantes da atmosfera. O destino final será uma "anã negra totalmente sólida", disse Tremblay, que flutuaria apagada por pelo menos mil anos até que a anã se desintegrasse - ou até que a própria expansão do espaço o destruísse.


Astronomia Foto do Dia

Descubra o cosmos! A cada dia, uma imagem ou fotografia diferente de nosso fascinante universo é apresentada, junto com uma breve explicação escrita por um astrônomo profissional.

17 de maio de 2015
NGC 2440: Pérola de uma nova anã branca
Crédito da imagem: H. Bond (STScI), R. Ciardullo (PSU), WFPC2, HST, NASA Em processamento: Forrest Hamilton

Explicação: Como uma pérola, uma estrela anã branca brilha melhor depois de ser libertada de sua concha. Nessa analogia, entretanto, o Sol seria um molusco e seu casco descartado brilharia mais bonito de todos! Na camada acima de gás e poeira, a nebulosa planetária designada NGC 2440, contém uma das estrelas anãs brancas mais quentes conhecidas. A pérola estelar brilhante pode ser vista como o ponto brilhante próximo ao centro da imagem. A porção de NGC 2440 mostrada abrange cerca de um ano-luz. O centro de nosso Sol eventualmente se tornará uma anã branca, mas só daqui a cinco bilhões de anos. A imagem em cores falsas acima foi capturada pelo Telescópio Espacial Hubble em 1995. NGC 2440 fica a cerca de 4.000 anos-luz de distância em direção à constelação do sul de Puppis.


Atraso na formação do disco de detritos da White Dwarf Stars

O conceito deste artista mostra um disco de destroços de uma anã branca.

Anãs brancas, os núcleos brilhantes de estrelas mortas, geralmente hospedam discos de detritos empoeirados.

No entanto, esses discos de detritos só aparecem 10-20 milhões de anos após a violenta fase do gigante vermelho da estrela. Um novo artigo do Planetary Science Institute Research Scientist Jordan Steckloff desvenda a razão para este atraso.

"Quando uma estrela semelhante em massa ao Sol fica sem combustível nuclear, ela primeiro se expande para fora, transformando-se em um gigante vermelho. No final da vida do nosso próprio Sol, ela se expande em um gigante vermelho que envolve e destrói os planetas mais internos: Mercúrio , Vênus e provavelmente a Terra. Durante essa fase, as estrelas gigantes vermelhas também perdem uma grande fração de sua massa, antes de finalmente colapsar em uma anã branca - uma bola de carbono e oxigênio do tamanho da Terra com metade da massa do Sol. Isso desestabiliza as órbitas de quaisquer planetas restantes, que por sua vez podem espalhar asteróides, lançando alguns deles em direção à anã branca hospedeira. " disse Steckloff, autor principal de "Como a sublimação atrasa o início da formação do disco de detritos empoeirados em torno de estrelas anãs brancas" (https://doi.org/10.3847/2041-8213/abfd39), que aparece no The Astrophysical Journal Letters. Elisabeth R. Adams, cientista sênior do PSI, é co-autora.

Discos de detritos se formam quando corpos planetários como esses asteróides chegam muito perto de sua estrela hospedeira - a anã branca - cujas forças de maré podem transformá-los em poeira. Portanto, espera-se que as anãs brancas quentes jovens, que hospedam sistemas planetários desestabilizados, formem rapidamente discos de detritos empoeirados. No entanto, as observações mostram que os discos de detritos empoeirados se formam apenas após um longo atraso.

"Descobrimos que esse atraso é o resultado de essas jovens anãs brancas serem extremamente quentes. Tão quente que qualquer poeira que se forma a partir de um asteróide interrompido pelas marés vaporiza e se dissipa rapidamente. Descobrimos que essa poeira só para de vaporizar depois que a anã branca tiver tempo a suficientemente resfriada, a uma temperatura de superfície de aproximadamente 27.000 graus Kelvin (48.000 graus Fahrenheit). Essa temperatura concorda com as observações desses sistemas de anãs brancas, todos os discos de detritos empoeirados são encontrados ao redor de anãs brancas mais frias do que esta temperatura crítica ", disse Steckloff.

"Nosso Sistema Solar seguirá esse destino em alguns bilhões de anos, quando o Sol ficar sem combustível, se expandir em um gigante vermelho e, finalmente, colapsar em uma anã branca", disse Steckloff. A maioria dos planetas internos será destruída e Júpiter migrará para fora, desestabilizando as órbitas dos asteróides em nosso cinturão de asteróides. Alguns desses asteróides podem acabar passando muito perto do Sol, onde as marés estelares podem quebrá-los para formar discos de detritos empoeirados. Em outras palavras, podemos ter um vislumbre de nosso próprio sistema doméstico em um futuro distante. "

O trabalho de Steckloff foi financiado por uma concessão à PSI do programa de pesquisa de segundo exoplaneta da NASA.


Tag: anã branca

Os diagramas H-R são de fato um dos gráficos mais poderosos e importantes de toda a astronomia.

Os seres humanos são geneticamente equipados para procurar padrões, e é exatamente isso que o astrônomo dinamarquês Ejnar Hertzsprung e o astrônomo americano Henry Norris Russell fizeram entre 1911 e 1914: Hertzsprung notou que um padrão regular aparece quando a magnitude absoluta das estrelas é representada em comparação com suas cores (que também é uma medida de sua temperatura superficial). Dois anos depois, Russel fez o mesmo, usando tipos espectrais em vez de cores. Seus resultados combinados deram origem a um gráfico que ainda precisava ser refinado com observações adicionais e mais precisas:

Neste gráfico, cada ponto representa uma estrela cujo tipo espectral e luminosidade foram determinados. As estrelas mais luminosas estão perto do topo do diagrama, as estrelas menos luminosas estão perto da parte inferior. Assim, o conceito principal aqui é que conhecendo a magnitude absoluta (ou também luminosidade em luminosidades solares) e o tipo espectral de uma estrela, podemos determinar sua temperatura superficial, massa e até mesmo raio dessa estrela. Na verdade, os pontos no diagrama não aparecem espalhados aleatoriamente, mas estão agrupados em algumas regiões distintas, de forma mais perceptível com o tempo e as novas tecnologias permitiram que este diagrama fosse aprimorado e aprimorado, como mostramos a seguir:

Você pode ver que pelo cruzamento das linhas traçadas dadas pela luminosidade do Sol & # 8217s (1 L☉) e o tipo espectral do Sol & # 8217s (G2V), medido da Terra, podemos avaliar a posição de nossa estrela & # 8217s no diagrama e, portanto, obter sua temperatura de superfície (5800 Kelvin). Além disso, porque a análise espectral nos dá uma grande quantidade de informações sobre a estrela observada (tipo espectral, classe de luminosidade, temperatura e composição química de sua atmosfera externa), podemos obter o raio da estrela & # 8217s (daí sua massa). Reunindo todas essas informações, podemos determinar a magnitude absoluta da estrela e, portanto, sua distância (paralaxe espectroscópica).

Podemos dar uma olhada geral nas classificações espectrais da tabela a seguir:

Classe espectral de estrelas: obafgkm

(memo: Oh Be A Fine Girl / Guy, Kiss Me)

Vamos examinar um procedimento típico como um fluxograma que leva a uma distância e raio da estrela & # 8217s graças ao diagrama H-R:

Clique na imagem para ampliar

UM EXEMPLO PRÁTICO

Vamos dar um exemplo fascinante com uma das estrelas no belo Aglomerado Aberto das Plêiades: Maia (20 Tau), uma gigante azul na constelação de Touro:

Maia (20 Tau)

Ascensão Reta 03 h 45 m 49,6067 s
Declinação: 24 ° 22 ′ 03,895 ″
Magnitude aparente: m = 3,85

Analisando seu tipo espectral, que é B8III (Blue Giant) e sua classe de luminosidade, encontramos com o diagrama H-R que sua temperatura de superfície é 10611 K e medindo seu Fluxo calculamos sua luminosidade total: 539,8 luminosidades solares.

Da luminosidade encontramos sua Magnitude Absoluta:

E já medimos sua magnitude aparente:

Pela fórmula encontrada aqui, podemos calcular sua distância, em parsecs, e então transformá-la em anos-luz:

10 (3.85+1.5+5) × 0.2 = 117.5 pc × 3,26 = 383 ly.

Agora podemos calcular seu raio com a fórmula encontrada aqui:

47.65 × 10 8 . = 6.8 vezes maior que o nosso sol.
7 × 10 8

E quanto à sua massa?

A partir do diagrama H-R avaliamos que Maia é uma estrela de Sequência Principal e tem uma luminosidade L = 539,8 L. Também calculamos que Maia é 6,8 M. Para calcular sua massa, usamos uma fórmula muito simples:

Então, reorganizando a terceira fórmula:

Agora, L / L = 539,8, portanto, podemos escrever:

Em inglês simples, Maia tem cerca de 5 massas solares.

Densidade de MAIA

As surpresas ainda não acabaram. Se quisermos calcular a densidade de Maia & # 8217s ρ = Massa / Volume:

V = 4/3 × π × R 3 = 4/3 × π × (4,76 × 10 9 m) 3 = 4,5 × 10 29 m 3

& # 961 & # 160 = & # 160 10 31 4. 5 & ​​# 215 10 29 = & # 160 22. 22 & # 160 & # 160 kg / m 3 & # 160 = & # 160 0. 022 e # 160 g / cm 3

Uau! Maia tem apenas 1.57% da densidade do nosso Sol!

Ao observar o diagrama H-R, notamos algo interessante: há uma linha diagonal (canto superior esquerdo inferior direito) onde muitas estrelas se encontram. Nosso Sol também é colocado dentro desta linha diagonal, onde sua temperatura (ou tipo espectral) é cruzada com sua luminosidade (e magnitude absoluta). Esta linha diagonal representa o extremamente importante SEQUÊNCIA PRINCIPAL, em outras palavras, todas as estrelas que estão maduras e em processo de transformar seu hidrogênio em hélio (a cadeia próton-próton). Em seguida, vemos outros aglomerados de estrelas no diagrama: um no canto inferior esquerdo (anãs brancas) e um no canto superior direito (gigantes vermelhas e supergigantes). Como veremos, o diagrama cobre todos os estágios da evolução estelar. Quando uma estrela deixa a sequência principal (quando esgotou seu & # 8220fuel & # 8221), ela inicia um processo que a levará a uma fase gigante e terminará sua vida de volta à seção anã (massa enorme, objetos muito quentes) ou buracos negros, dependendo de sua massa inicial.

Ao observar o diagrama HR é fácil perceber em um piscar de olhos que anãs brancas, por exemplo, tendo uma densidade enorme, temperaturas extremamente altas (cor branca) e muito menos brilho do que estrelas na sequência principal, elas devem necessariamente ser very small (less emitting surface), whilst red giants and supergiants, having an extensive surface and being very bright, must have a relatively smaller overall density. We will cover this in the Stellar Evolution lecture.


The Sun Will Turn Into a Giant Crystal Ball After It Dies

Billions of years in the future, our dead sun will morph into a giant cosmic jewel, a new study suggests.

Like the vast majority of stars in our Milky Way galaxy, the sun will eventually collapse into a white dwarf, an exotic object about 200,000 times denser than Earth. To put that in perspective: A mere teaspoon of white-dwarf material would weigh about as much as an elephant, if you could somehow transport the stuff to our planet.

Half a century ago, theorists predicted that white dwarfs solidify into crystal over time &mdash and the new research has found that this is indeed the case. [Death of a Sunlike Star: How It Will Destroy Earth (Infographic)]

"All white dwarfs will crystallize at some point in their evolution, although more massive white dwarfs go through the process sooner," study lead author Pier-Emmanuel Tremblay, a physicist at the University of Warwick in England, said in a statement.

"This means that billions of white dwarfs in our galaxy have already completed the process and are essentially crystal spheres in the sky," Tremblay added. "The sun itself will become a crystal white dwarf in about 10 billion years."

Tremblay and his colleagues analyzed data gathered by the European Space Agency's Gaia spacecraft, which launched in December 2013 to help researchers construct the best-ever 3D map of the Milky Way. Gaia does this by precisely monitoring the positions of huge numbers of stars the mission team aims to study 1 billion stars over the spacecraft's operational lifetime.

For the new study, the researchers looked at Gaia measurements of about 15,000 white dwarfs, all of which lie within 330 light-years of the sun. These data revealed an odd "pileup" &mdash an overabundance of white dwarfs with certain colors and brightnesses that cannot be explained by the objects' ages or masses.

Modeling work suggested that the pileup was caused by crystallization of the white dwarfs' interiors, which released enough heat to slow down the white dwarfs' cooling over time.

"This is the first direct evidence that white dwarfs crystallize, or transition from liquid to solid," Tremblay said. "It was predicted 50 years ago that we should observe a pileup in the number of white dwarfs at certain luminosities and colors due to crystallization, and only now this has been observed."

White-dwarf crystallization is akin to water freezing from liquid to ice. But the material in this case is oxygen and carbon, and it's crystallizing at temperatures that aren't exactly chilly. The process really kicks into gear when a white-dwarf interior cools down to about 18 million degrees Fahrenheit (10 million degrees Celsius), the researchers said.

The result is likely a core composed of crystallized oxygen and a mantle dominated by carbon.

"Not only do we have evidence of heat release upon solidification, but considerably more energy release is needed to explain the observations," Tremblay said. "We believe this is due to the oxygen crystallizing first and then sinking to the core, a process similar to sedimentation on a riverbed on Earth. This will push the carbon upward, and that separation will release gravitational energy."

The new results suggest that many white dwarfs are considerably older than scientists had thought &mdash up to 15 percent older in some cases, study team members said. Astronomers generally age these stellar corpses by taking their temperature, and crystallization slows the cooling-off process.


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