Como determinar a massa de uma estrela

Por pouco tudo no universo tem massa, de átomos e partículas subatômicas (como as estudadas por o Grande Colisor de Hádrons) para aglomerados gigantes de galáxias. As únicas coisas que os cientistas sabem até agora que não têm massa são fótons e glúons.

É importante saber a massa, mas os objetos no céu estão muito distantes. Não podemos tocá-los e certamente não podemos pesá-los por meios convencionais. Então, como os astrônomos determinam a massa das coisas no cosmos? É complicado.

Suponha que um estrela típica é bastante maciço, geralmente muito mais do que um planeta típico. Por que se importar com sua massa? Essa informação é importante saber porque revela pistas sobre o passado, presente e futuro evolutivo de uma estrela.

Os astrônomos podem usar vários métodos indiretos para determinar a massa estelar. Um método, chamado lente gravitacional, mede o caminho da luz que é dobrado pela força gravitacional de um objeto próximo. Embora a quantidade de curvatura seja pequena, medições cuidadosas podem revelar a massa da força gravitacional do objeto que está sendo puxado.

Os astrônomos levaram até o século 21 para aplicar lentes gravitacionais na medição de massas estelares. Antes disso, eles tinham que confiar nas medições de estrelas que orbitam um centro de massa comum, as chamadas estrelas binárias. A massa de estrelas binárias (duas estrelas orbitando um centro de gravidade comum) é bastante fácil para os astrônomos medirem. De fato, vários sistemas estelares fornecem um exemplo didático de como descobrir suas massas. É um pouco técnico, mas vale a pena estudar para entender o que os astrônomos precisam fazer.

Primeiro, eles medem as órbitas de todas as estrelas no sistema. Eles também cronometram as velocidades orbitais das estrelas e determinam quanto tempo leva para uma determinada estrela passar por uma órbita. Isso é chamado de "período orbital".

Depois que todas essas informações são conhecidas, os astrônomos fazem alguns cálculos para determinar as massas das estrelas. Eles podem usar a equação V_órbita = SQRT (GM / R) em que SQRT é "raiz quadrada" a, G é gravidade, M é massa e R é o raio do objeto. É uma questão de álgebra provocar a massa reorganizando a equação para resolver M.

Assim, sem nunca tocar uma estrela, os astrônomos usam a matemática e as leis físicas conhecidas para descobrir sua massa. No entanto, eles não podem fazer isso para todas as estrelas. Outras medidas ajudam a descobrir as massas para as estrelasnão em sistemas binários ou de várias estrelas. Por exemplo, eles podem usar luminosidades e temperaturas. Estrelas de diferentes luminosidades e temperaturas têm massas muito diferentes. Essa informação, quando plotada em um gráfico, mostra que as estrelas podem ser organizadas por temperatura e luminosidade.

Estrelas realmente massivas estão entre as mais quentes do universo. Estrelas de menor massa, como o Sol, são mais frias que seus irmãos gigantes. O gráfico de temperaturas, cores e brilho das estrelas é chamado de Diagrama de Hertzsprung-Russelle, por definição, também mostra a massa de uma estrela, dependendo de onde ela se encontra no gráfico. Se estiver ao longo de uma curva longa e sinuosa chamada Sequência principal, então os astrônomos sabem que sua massa não será gigantesca nem será pequena. A maior massa e as estrelas de menor massa ficam fora da Sequência Principal.

Os astrônomos sabem bem como as estrelas nascem, vivem e morrem. Essa sequência de vida e morte é chamada de "evolução estelar". O maior preditor de como uma estrela evoluirá é o massa com a qual nasceu, sua "massa inicial". Estrelas de baixa massa são geralmente mais frias e mais escuras do que suas massas mais altas homólogos. Assim, simplesmente olhando a cor, a temperatura e a onde ela "vive" no diagrama de Hertzsprung-Russell, os astrônomos podem ter uma boa idéia da massa de uma estrela. Comparações de estrelas semelhantes de massa conhecida (como os binários mencionados acima) dão aos astrônomos uma boa idéia de quão grande é uma estrela, mesmo que não seja binária.

É claro que as estrelas não mantêm a mesma massa a vida inteira. Eles perdem à medida que envelhecem. Eles consomem gradualmente seu combustível nuclear e, eventualmente, experimentam enormes episódios de perda de massa no local. fim de suas vidas. Se são estrelas como o Sol, sopram suavemente e formam nebulosas planetárias (geralmente). Se são muito mais massivos que o Sol, morrem em eventos de supernova, onde os núcleos colapsam e depois se expandem para fora em uma explosão catastrófica. Isso explode muito do seu material para o espaço.

Observando os tipos de estrelas que morrem como o Sol ou morrem em supernovas, os astrônomos podem deduzir o que outras estrelas farão. Eles conhecem suas massas, sabem como outras estrelas com massas semelhantes evoluem e morrem e, assim, podem criar boas previsões, com base em observações de cores, temperaturas e outros aspectos que os ajudam a entender suas massas.

Há muito mais para observar as estrelas do que coletar dados. As informações obtidas pelos astrônomos são dobradas em modelos muito precisos que os ajudam a prever exatamente o que estrelas na Via Láctea e em todo o universo farão o que nascem, envelhecem e morrem, tudo baseado em sua massas. No final, essas informações também ajudam as pessoas a entender mais sobre as estrelas, principalmente o nosso Sol.

• A massa de uma estrela é um importante preditor de muitas outras características, incluindo quanto tempo durará.
• Os astrônomos usam métodos indiretos para determinar as massas de estrelas, pois elas não podem tocá-las diretamente.
• Normalmente, estrelas mais massivas vivem vidas mais curtas do que as menos massivas. Isso ocorre porque eles consomem seu combustível nuclear muito mais rapidamente.
• Estrelas como o nosso Sol são de massa intermediária e terminarão de uma maneira muito diferente das estrelas massivas que se explodirão após algumas dezenas de milhões de anos.