Anã branca

Definição

Estrela anã branca, qualquer uma de uma classe de estrelas fracas representando o ponto final da evolução de estrelas de massa intermediária e de baixa massa.

As estrelas anãs brancas, assim chamadas por causa da cor branca das primeiras descobertas, são caracterizadas por uma baixa luminosidade, uma massa da ordem da do Sol e um raio comparável ao da Terra.

Devido à sua grande massa e pequenas dimensões, essas estrelas são objetos densos e compactos, com densidades médias próximas de 1.000.000 de vezes a da água.

O que é uma anã branca?

Uma anã branca é um tipo relativamente pequeno e denso de estrela que é formado quando uma estrela da sequência principal queima todo o seu hidrogênio e combustível de hélio, mas não possui a pressão e o calor necessários para fundir carbono e oxigênio.

Uma anã branca tem uma massa tipicamente entre 0,5 e 0,7 vezes a do Sol, mas um volume comparável ao da Terra.

A anã branca é o estado final da evolução estelar de 97% das estrelas conhecidas.

A transformação de uma estrela em uma anã branca começa quando uma estrela de seqüência principal, em torno da massa do nosso Sol, queima todo o combustível de hidrogênio e começa a ser forçada a fundir hélio em carbono e oxigênio.

Como seu núcleo começa a acumular-se com carbono e oxigênio que não podem ser fundidos, a fusão deve ocorrer em uma concha fora do núcleo.

A imensa gravidade do núcleo empurra o hidrogênio e o faz se fundir muito mais rápido do que antes, aumentando a luminosidade da estrela em um fator de 1.000 a 10.000 e aumentando seu raio para algo comparável à órbita de Marte.

Quando todo o hidrogênio na estrela é fundido, a gravidade assume o controle e a estrela começa a cair sobre si mesma. Se a estrela for suficientemente massiva, poderá ocorrer uma supernova. Caso contrário, o excesso de material flutua para formar uma nebulosa planetária, e apenas o núcleo super denso permanece, que é a anã branca.

Como uma anã branca não possui fonte de energia própria, o único calor que produz é um remanescente de seus dias de fusão com hélio.

Após bilhões de anos, prevê-se que as anãs brancas esfriem para se tornarem anãs negras, cascas estelares sem vida, embora a idade do universo (13,7 bilhões de anos) ainda não tenha sido suficiente para que isso ocorra.

As anãs brancas representam 6% de todas as estrelas em nosso bairro solar.

Como nenhuma reação nuclear ocorre em seu núcleo, elas não são muito brilhantes, embora sejam observáveis com telescópios poderosos.

Sirius B, o companheiro de seu parceiro mais famoso, Sirius A, é uma anã branca.

A primeira anã branca foi observada por Friedrich Herschel em 31 de janeiro de 1783, em um sistema binário, Eridani B e C.

O que há dentro de uma anã branca?

Como uma anã branca não é capaz de criar pressão interna (por exemplo, a partir da liberação de energia da fusão, porque a fusão cessou), a gravidade compacta a matéria para dentro até que os elétrons que compõem os átomos de uma anã branca sejam esmagados juntos.

Em circunstâncias normais, elétrons idênticos (aqueles com o mesmo “giro”) não podem ocupar o mesmo nível de energia. Como existem apenas duas maneiras pelas quais um elétron pode girar, apenas dois elétrons podem ocupar um único nível de energia. É isso que é conhecido na física como o Princípio de Exclusão de Pauli. Em um gás normal, isso não é um problema, porque não há elétrons suficientes flutuando para encher completamente todos os níveis de energia.

Mas em uma anã branca, a densidade é muito maior e todos os elétrons estão muito mais próximos. Isso é chamado de gás “degenerado”, o que significa que todos os níveis de energia em seus átomos são preenchidos com elétrons. Para que a gravidade comprima ainda mais a anã branca, ela deve forçar os elétrons aonde não podem ir. Uma vez que uma estrela é degenerada, a gravidade não pode mais comprimi-la, porque a mecânica quântica determina que não há mais espaço disponível para ocupar. Portanto, nossa anã branca sobrevive, não por fusão interna, mas por princípios da mecânica quântica que impedem seu colapso completo.

A matéria degenerada tem outras propriedades incomuns.

Por exemplo, quanto mais maciça é uma anã branca, menor é. Isso ocorre porque quanto mais massa uma anã branca tem, mais seus elétrons devem se espremer para manter pressão externa suficiente para suportar a massa extra. No entanto, há um limite para a quantidade de massa que uma anã branca pode ter.

Subrahmanyan Chandrasekhar descobriu que esse limite é 1,4 vezes a massa do Sol. Isso é conhecido apropriadamente como “limite de Chandrasekhar”.

Com uma gravidade superficial de 100.000 vezes a da Terra, a atmosfera de uma anã branca é muito estranha. Os átomos mais pesados em sua atmosfera afundam e os mais leves permanecem na superfície.

Algumas anãs brancas têm atmosferas quase puras de hidrogênio ou hélio, o mais leve dos elementos. Além disso, a gravidade aproxima a atmosfera em uma camada muito fina. Se isso acontecesse na Terra, o topo da atmosfera estaria abaixo do topo dos arranha-céus.

Os cientistas levantam a hipótese de que há uma crosta de 50 km de espessura abaixo da atmosfera de muitas anãs brancas. No fundo desta crosta, há uma estrutura cristalina de átomos de carbono e oxigênio.

Como um diamante é apenas carbono cristalizado, pode-se fazer uma comparação entre uma anã branca fresca de carbono/oxigênio e um diamante.

Resumo

Uma anã branca é o que estrelas como o Sol se tornam depois de esgotarem seu combustível nuclear.

Perto do final de seu estágio de queima nuclear, esse tipo de estrela expele a maior parte de seu material externo, criando uma nebulosa planetária. Apenas o núcleo quente da estrela permanece.

Este núcleo se torna uma anã branca muito quente, com uma temperatura superior a 99.727 °C.

A menos que esteja acumulando matéria de uma estrela próxima, a anã branca esfria nos próximos bilhões de anos ou mais.

Muitas jovens anãs brancas próximas foram detectadas como fontes de raios-X suaves ou de menor energia.

Recentemente, radiografias leves e observações ultravioletas extremas tornaram-se uma ferramenta poderosa no estudo da composição e estrutura da fina atmosfera dessas estrelas.

Uma anã branca típica é metade da massa do Sol, mas apenas um pouco maior que a Terra. Uma anã branca do tamanho da Terra tem uma densidade de 1 x 109 kg/m³.

A própria Terra possui uma densidade média de apenas 5,4 x 103 kg/m³.

Isso significa que uma anã branca é 200.000 vezes mais densa. Isso faz das anãs brancas uma das coleções mais densas da matéria, superada apenas pelas estrelas de nêutrons.

Fonte: imagine.gsfc.nasa.gov/astronomy.swin.edu.au/astronomy.nmsu.edu/chandra.harvard.edu/www.wisegeek.org/www.nationalgeographic.com/nineplanets.org