Classificação de estrelas

Estrelas são objetos que sempre atraíram a nossa atenção, principalmente pela cor e a intensidade do brilho no céu escuro. Por exemplo, é facilmente notável que as estrelas Antares e Betelgeuse são mais avermelhadas que outras no céu, bem como também se percebe prontamente que Sirius e Canopus são as duas estrelas mais brilhantes.

Essas duas características, brilho e cor, deram origem a um dos métodos de classificação estelar mais bem sucedidos da astronomia. Tudo começou quando os astrônomos Ejnar Hertzprung e Henry Norris Russel descobriram simultânea e independentemente que quando se plota as estrelas do céu em um diagrama de brilho x cor, forma-se uma clara linha no diagrama. Essa linha foi posteriormente denominada sequência principal.

Eu vivia me perguntando por que diabos esse nome “sequência principal”. Me lembro quando eu ainda era criança e lia na enciclopédia ilustrada que o Sol era uma estrela da sequência principal, enquanto as outras se classificavam simplesmente por tamanho e cor (gigante azul, gigante vermelha, anã branca, anã marrom). Eu ficava pensando “por que não classificam o Sol como Média Amarela?”.

Enfim, esse gráfico curioso descoberto por Hertzprung e Russel passou a ser chamado de Diagrama H-R; aparentemente os astrônomos negociaram amigavelmente o nome da ferramenta de modo a ambos serem creditados pela descoberta. Atualmente, esse gráfico é mais expresso em unidades logarítmicas de magnitude absoluta (brilho em uma distância fixa) e temperatura (que é diretamente relacionada à cor).

Diagrama H-R, com algumas estrelas plotadas; o X vermelho marca a posição do Sol no gráfico. Crédito: University of Nebraska-Lincoln

Neste gráfico, as linhas verdes na diagonal representam a escala do raio da estrela (medido em raios solares), mostrando que na região superior do diagrama se encontram as maiores estrelas (mas não necessariamente as mais massivas). Ainda é possível notar diferentes regiões de concentração de estrelas:

  • White dwarfs: as anãs brancas. Normalmente são estrelas que já atingiram o estado final da evolução (não produzem mais energia por reações nucleares) e estão se esfriando lentamente.
  • A curva verde representa a chamada sequência principal, onde se concentram de 80 a 90% da população estelar total. Dwarfs são as estrelas anãs, como o Sol; red dwarfs são estrelas anãs vermelhas.
  • Giants: estrelas gigantes, em que grande parte delas são vermelhas (red giants); normalmente são o estágio avançado das que já consumiram todo o hidrogênio e já começaram a fusão do hélio.
  • Supergiants: estrelas supergigantes, em que a maioria delas é muito massiva e muito quente (blue giants – gigantes azuis).
  • Instability strip: faixa de instabilidade, uma época da evolução estelar em que a força gravitacional e a pressão térmica “travam uma batalha” entre si, fazendo com que a estrela pulse, expanda e contraia frequentemente. As variáveis cefeída são um importante tipo de estrela nesta fase.

O vídeo a seguir faz uma comparação de tamanho e cor entre algumas estrelas (inicialmente ele compara planetas, o que é legal também), as diferenças são bastante impressionantes.

A análise do espectro das estrelas mostra que as cores azuladas são resultado de altas temperaturas, enquanto que cores mais avermelhadas resultam de temperaturas mais baixas. É por isso que nem toda estrela gigante possui uma alta massa. Estrelas massivas tendem a possuir temperaturas maiores devido à quantidade de energia produzida pela alta massa de combustível no interior, então elas apresentam cor azulada. As gigantes vermelhas são estrelas mais frias que, apesar do tamanho, ainda conservam a mesma (na verdade é menos) massa da época em que se encontravam na sequência principal.

Por falar em espectro, uma outra ferramenta muito útil na Astrofísica é a classificação espectral de estrelas. Esse método faz uma análise detalhada sobre a quantidade de luz emitida em diferentes comprimentos de onda. Se cocê já se perguntou “como raios esses astrônomos sabem a composição química de uma estrela sem uma amostra de material?”, a resposta está na análise espectral: é através dela que nós estimamos a quantidade de elementos químicos presentes.

Na classificação espectral, as estrelas são separadas entre O, B, A, F, G, K e M (ordem decrescente de temperatura). Estrelas do tipo O são as supergigantes quentes, já as M são anãs frias; o Sol se encaixa na classe G, é uma estrelinha bem normal e (relativamente) tranquila. Uma maneira engraçada de decorar essa classificação é pela frase bastante conhecida na astronomia: “Oh Be A Fine Girl Kiss Me”. O problema é que essa escala tem uma “resolução” muito baixa, então costuma-se separar as estrelas em sub-classes, numeradas de 0 a 9 (que por sua vez também podem ter sub-sub-classes, mas não vou entrar em detalhes).

A seguir eu apresento uma lista com algumas as estrelas mais brilhantes no céu e suas respectivas classificações (as informações variam um pouco conforme a fonte). Se você tiver interesse, pode dar uma googleada nas que chamarem mais a sua atenção, eu tenho certeza que vai ser uma experiência legal.

Nome Classe Temperatura estimada em K
Sirius A1 9145
Canopus A9 7323
Alfa Centauri G2 + K1 (são 2 estrelas) 5830
Arcturus K2 5010
Vega A0 9840
Capella G6 + G2 (são 2 estrelas) 5830
Rigel B8 11800
Procyon F5I 6530
Achernar B3 19000
Betelgeuse M2 3530
Hadar B1 25600
Acrux B1 + B1 (são 2 estrelas) 25600
Altair A7 7930
Aldebaran K5 4340
Antares M2 3530
Spica B1 25600
Pollux K0 5240
Fomalhaut A3 8593
Becrux B1 25600
Deneb A2 8810
Regulus B7 13000
Adhara B2 22300
Castor A1 + A2 (são 2 estrelas) 8977,5
Gacrux M4 3180
Shaula B2 22300
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