Observando as Cores das estrelas
Henrique Di Lorenzo Pires (Monitor UFMG/Frei Ros�rio)
Porque as estrelas possuem corest�o variadas?
Voc� provavelmente j� reparou numa noite de c�ulimpoquenem todas estrelas brilham da mesmamaneira. Umas possuem umbrilhomaisintenso, outras n�o passam de pontinhos p�lidos no c�u. At�mesmo as coress�o diferentes. Uma quest�obem interessante surge ao tentarmos compreenderporque aquela estrela, no meio daquela constela��oestranha, brilhacomum vermelhoextraordin�rio, completamentediferente de suas vizinhas. A causa disso certamenten�o � rebeldiaouextravag�nciaestelar, mas uma propriedade f�sicaextremamenteimportante, que se manifestatamb�mem v�rias outras situa��es. Podemos come�ar citando uma delas.
Observe bem as fotosabaixo. O que ser� que diferencia a chama de uma vela da chama de umbomfog�o a g�s?
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Bem, j� fomos motivados a responderque � a cor, e � de fato essa a principaldiferen�a. Aindan�o aprendemos nada de novo. A analogiaat�essepontos�nos diz que, assimcomo as estrelas, existem chamas de coresdiferentes. Devemos iral�m do nossoolharanal�tico e novamenteperguntar: porque essas chamass�odiferentes?!
Umpouco de reflex�onosleva a pensar – elass�ot�o distintas pois a temperatura de cada uma � diferente. Ao fogoextremamente quente do fog�o contrap�e-se a chama da vela. E n�o estar�amos errados. Voc�poderiaimaginar: “bem, talvez a distin��o na cor est� relacionada ao tamanho das chamas”. Se voc�preferir podemos compararent�o a chama do fog�o produzida quando o botij�o est� novocom aquela produzida porumbotij�o quasevazio. Certamentevoc�j� notou essa diferen�a! Umfog�o de chama amarelada n�o � t�oeficienteassimparapreparar nossas refei��es.
No mundoestelar ocorre algosemelhante. As estrelasn�os�o todas id�nticas. A temperatura de cada uma est� intimamente relacionada com a sua colora��o. Porexemplo, as estrelas azuladas s�o as maisquentes e possuem comoelementoqu�mico predominante na origem da colora��o o h�lio ionizado. E assimpordiante - a identidade de cadaestrela vai aos poucos se formando nessa �ntimarela��oentrecor (espectro ) e temperatura. Mas ao contr�rio do que poder�amos crer, essa identidaden�o � permanente. As estrelas mudam ao longo dos tempos. Nascem e morrem. Passam por transforma��es admir�veis. E durantesuasvidas gigantescas (bilh�es de anos!) evoluem de talmaneiraque as temperaturastamb�m variam. As estrelas novass�o as maisquentes, esfriando lentamente ao longo das eras.
Levando emconta essas diferen�asum crit�riopara classifica��o de estrelas foi criado. Observe a tabelaabaixo. Elanosmostracomo podemos classificaressesastros de acordo com a temperatura:
| > 30.000 K |
20.000 K | |
10.000 K | |
7.000 K | |
6.000 K | |
4.000 K | |
3.000 K |
Muitoal�m da cor...
A luz vis�vel, as microondas, os raios-x, as ondas de r�dio e TV, os raiosultravioletas, entreoutrostantosexemploss�ofen�menosf�sicos de mesmanatureza – todoseles pertencem � categoria das “ondas eletromagn�ticas”.
Uma constata��of�sicaextremamente interessante � que todocorpoemdeterminadatemperatura (e isso inclui estrelas, chapas de ferroincandescentes, pessoas, e at�mesmo o gelo!) irradia todas essas ondas eletromagn�ticas num padr�oque � caracter�stico dessa temperatura. Se comumequipamento adequado decid�ssemos medir o espectro de emiss�o de uma pessoa ( voc�, porexemplo!) encontrar�amos todas essas ondas – voc� emite microondas, ondas de r�dio, infravermelho, ultravioleta e at�mesmoluzvis�vel . Essa � boa! , voc� diria, se eu emito luzvis�velporquen�obrilho no escuro? Porqueent�omeucorpo n�o est� recoberto de uma m�gicaaura azulada? Prestebematen��o na resposta, al�m de simples ser� elaque ir� nosajudar a compreender como � que descobrimos tantas coisassobre as estrelassomenteporsualuz.
A parcela de luzvis�vel queumcorpohumano emite � t�o�nfimaque � imposs�vel detect�-la utilizando somentenossavis�o. Na verdade o pico de emiss�o do nossocorpo est� no infravermelho. A partir do momentoemque a temperatura de umobjetocome�a a aumentar o pico de emiss�o vai se deslocando. � porissoquequando aquecemos bastante uma chapa de ferroelacome�a a irradiarumvermelhoperigoso (nem queira encostar!). O pico de emiss�om�xima se deslocou do infravermelhopara o vermelhovis�vel.
Observe a figuraabaixo. As ondas de menorenergia est�o � direita e as de maiorenergia � esquerda. Assim fica maisf�cilcompreenderporque uma estrelaemaltas temperaturas � mais azulada.
Poder�amos dissertarlongamentesobre o assunto, mas queremos nosater somente �s cores das estrelas. Na verdade a luzquechega das estrelasat�n�s cont�m tantainforma��o, oumelhor, cont�m praticamente tudoque sabemos sobreelas! A simplesconstata��o da colora��o j�nos d� preciosas dicassobre a idade das estrelas, as azuladas (as maisquentes) s�oestrelasmaisjovens, j� as mais avermelhadas (as mais “frias”), s�oestrelasmais velhas. Um �ltimoexemplo seria interessante.
O espectro de uma estrelaespec�fican�o � cont�nuo, como desenhado acima, mas encontramos certasfalhas no padr�o, comoalguns “buracos” (observe a figuraabaixo). A an�lise da configura��o dessas lacunasnos d� informa��osobre a composi��oqu�mica desses astrosradiantes!
Interl�dio
Desafio!
Voc�s saberiam dizerporque a prefeitura deveria darprefer�ncia �s l�mpadas de vapor de s�diopara a ilumina��ourbana? Detalhe! A reposta deve estarbaseada na temperatura do Sol!
Foto do Sol
Espectro da l�mpada de vapor de s�dio
Aparentemente o sol est� t�o relacionado � ilumina��op�blicaquantocom o pre�o da melancia. Mas uma s�rie de argumentoselegantes ir� nosmostrarque n�opoderiaser de outraforma!
A temperatura das camadasexternas do Sol est� emtorno dos 6.000 K, isso o qualifica como sendo uma estrela do tipo G (lembra-se daquela primeiratabela?). A vida na terra surgiu sobreessebanho de radia��o. Diaap�s dia o planetaera iluminado porumespectroeletromagn�ticoespec�fico; n�o seria de estranharque a natureza, t�oobstinada no que tange � evolu��o, n�o daria rumo no seuprocessoseletivo a privilegiaraquelesque fossem maissens�veis � cormais presente. Nessa disputat�o concorrida pelasobreviv�ncia venceram aquelesque eram maissens�veis � luzamarela. O pico da sensibilidade do olhohumano est�, poressemotivo, na freq��nciapr�xima da coramarela. Observando o espectro da l�mpada de vapor de s�dio nota-se que a maiorparte da luz irradiada � amarelo-alaranjada, ou seja, perfeitas para o olhohumano. Relacionamos assim a temperatura do solcom a ilumina��o urbana! Voil�!
Finalmente observando a cor das estrelas
Uma pr�tica interessante paraperceber o que foi dito no texto � a simplesobserva��o do c�uem uma noitelimpa, de prefer�nciaem umlocalpouco iluminado e polu�do.
Comumbin�culoouumpequenotelesc�pio tente ca�ar as estrelas coloridas, compare umas com as outras. Freq�entemente � complicado classificar de imediato uma estrelaquantosua colora��o somentepela a observa��ocomumbin�culo . N�o se preocupe, poisn�o estamos preocupados em classific�-las absolutamente. Devemos voltarnossosesfor�os � compara��o. Escolha duas outr�sestrelas e verifique qual delas � a mais azulada, qual � a mais avermelhada, ou, se for o caso, se elas possuem a mesma colora��o. Repetindo esseprocessosucessivamente iremos adquirirhabilidade na identifica��o da cor-temperatura-idade das estrelas.
Agora se deve terumcuidadomuitogrande! Observando as estrelasmais fraquinhas temos a impress�o de que todas elass�o brancas. Nesse cason�o podemos afirmarqueelass�ocertamente brancas; o que acontece � que a sensibilidade do nossoolhon�o � suficienteparaidentificarsuacor. Uma estrat�giaparacontornar essa eventualidade � utilizarum telesc�piooubin�culofora de focoparaobservar essa estrela. Isso far� comque uma maiorquantidade de luzn�o concentrada se projete na nossaretina, proporcionando ummelhorest�mulovisual.
Betelgeuse
Betelgeuse, tamb�mconhecidacomo Alpha da constela��o de �rion � uma das estrelasmais interessantes para se observar a olhonu. Seufortebrilho avermelhado se destaca no in�cio da noitecomo uma das estrelasmais bonitas dessa regi�o do c�u. Localiz�-la � bastantesimples. Logoap�sescurecer procure no c�u , aproximadamente na dire��oonde o Sol se p�e, pelas Tr�s Marias, tamb�m conhecidas comoCintur�o de �rion. Betelgeuse estar� bempr�ximo(verfiguraabaixo).
Caixinha de j�ias
Caixinha de J�iasou NGC4755 � umaglomeradoaberto de estrelas, isto �, umagrupamento de algumas dezenas de estrelas organizadas assimetricamente, pr�ximas ao planogal�ctico . O destaque deste aglomerado est� nas “j�ias”. S�oestrelas das mais variadas cores reunidas numa pequenaregi�o do c�u. Comumbin�culo � f�cil encontr�-la a partir da constela��o do Cruzeiro do Sul. Caixinha de j�ias est� umpoucoabaixo e umpoucoparafora do bra�omenor da cruz (veja a figuraabaixo). A forma do aglomerado lembra umpouco a letra “A”. Observe logoabaixo uma excelentefoto do aglomerado “Caixinha de J�ias”.