As estrelas são fascinantes, e possuem uma incrível variedade de tamanho, composição, e até mesmo de cores... mas você já se perguntou por que as cores das estrelas são tão diferentes?
Com o passar de vários séculos de estudos, os astrônomos começaram a decifrar as diferenças das estrelas, mesmo estando tão distantes de nós.
A cor de uma estrela, que pode variar desde de o branco azulado até o vermelho, nos informa basicamente qual é sua composição e sua temperatura. As estrelas emitem radiação em diferentes tipos de onda do espectro, e ainda por cima, suas cores podem variar ao longo do tempo.
Composição
Cada elemento emite radiação em um nível diferente do espectro eletromagnético. Isso também acontece com as estrelas, que emitem radiação conforme seus constituintes básicos (hidrogênio e hélio) e traços de outros elementos mais pesados em menor quantidade. Ou seja, a cor que enxergamos em cada estrela é uma combinação de diferentes níveis de ondas do espectro, a qual nos referimos como Curva de Planck.
espectro eletromagnético
Descrição dos níveis de onda do espectro eletromagnético, escala de comprimento,
temperatura correspondente e frequência. Créditos: Wikimedia Commons / Khemis
O nível de onda no qual uma estrela emite a maior parte de sua luz (ou o máximo da radiação de uma estrela) é chamado de "pico de emissão" (Lei de Wien), que destaca a emissão mais intensa na Curva de Planck. No entanto, como esse nível de onda é enxergado pelos olhos humanos depende também dos outros níveis de onda.
Resumindo, quando todos os níveis de onda do espectro (desde os mais intensos até os mais tênues) são combinados, os olhos humanos enxergam a cor branca. Isso faz com que a cor aparente de uma estrela seja sempre mais clara do que realmente é. O "pico de emissão" do nosso Sol, por exemplo, corresponde ao verde no espectro, porém, o enxergamos como amarelo claro... e na verdade, o Sol pode ter várias cores, dependendo de qual faixa do espectro estamos observando.
O Sol em diferentes níveis de onda. Créditos: University of Chicago / Tradução: Galeria do Meteorito
A composição de uma estrela é o resultado da história de sua formação. As estrelas nascem em nebulosas, compostas por gás e poeira, a todas são minimamente diferentes. As nebulosas são compostas basicamente de hidrogênio, mas também carregam outros elementos. A composição básica de uma nebulosa é o que irá determinar a composição da estrela que resultará dela.
A cor de cada estrela nos diz exatamente qual é sua composição. Claro, essas diferenças são muito sutis, mas graças ao estudo chamado espectroscopia (que examina a emissão de diferentes níveis de ondas), os cientistas são capazes de determinar quais elementos estão sendo "queimados" em seu interior.
Temperatura
Outro fator importante sobre as cores das estrelas é que elas nos dizem sobre quais são suas temperaturas. Quando uma estrela está ficando mais quente, sua emissão se move para os níveis de onda mais curtos, ou seja, para a região azul do espectro. Se as estrelas são mais frias, acontece o oposto, já que elas tendem a emitir níveis de ondas mais longos.
Distância
O terceiro e último fator que altera a forma como vemos a cor de uma estrela é o famoso "Efeito Doppler". Qualquer tipo de frequência acaba sendo alterada, baseada na distância entre sua fonte e o observador. Isso também vale para o som ou outros tipos de ondas.
Em Astronomia, esse efeito causa o desvio para o vermelho ou o desvio para o azul. Para entender isso, imagine que você está a 100 metros de um carro de som, e que você tem a habilidade de se mover numa velocidade impossível, como o famoso The Flash, dos quadrinhos... Se você se distanciar rapidamente, passará a escutar a música como se estivesse em câmera lenta, já que a frequência do som está levando cada vez mais tempo para chegar em seus ouvidos. Por outro lado, se você se aproximar rapidamente do carro, escutará os próximos segundos de música em apena alguns milésimos, pois você foi de encontro com a emissão, que acabou levando menos tempo para chegar em seus ouvidos.
Esse è tipo de alteração também ocorre com a luz, porém ela é bem mais sutil. Quando uma estrela está se distanciando rapidamente do nosso planeta, enxergamos sua cor mais avermelhada, pois seu nível de onda passa a se alongar; por outro lado, quando a estrela está se aproximando de nós, seu nível de onda é encurtado, e enxergamos sua cor mais azulada.
A Astronomia classifica as estrelas em diferentes grupos, baseado em suas características de classe espectral (cor), temperatura, tamanho e brilho. A maioria das estrelas estão atualmente classificadas no sistema MK (Morgan-Keenan). Esse sistema classifica as estrelas usando as letras O, B, A, F, G, K e M - O sendo as mais quentes e M as mais frias.
Cada letra é subdividida em um dígito numérico, que vai de 0 (mais quente) até 9 (mais fria). Por exemplo, a estrela mais quente de todas recebe a classificação de O1 e a mais fria, a de M9. E não para por aí...
No sistema MK, a classe de luminosidade é adicionada utilizando um numeral romano, baseado no espectro de cada estrela, que varia de acordo com sua densidade. Luminosidade 0 e I se aplica a estrelas hiper-gigantes; as classes II, III e IV é para as estrelas gigantes, subgigantes; a classe V é para estrelas da sequência principal (como nosso Sol); as classes VI e VII para estrelas anãs.
Existe também o famoso diagrama Hertzsprung-Russell, que nada mais é do que um gráfico de distribuição que nos mostra a relação entre a luminosidade de uma estrela versus seu tipo espectral e temperatura de superfície.
Diagrama Hertzsprung-Russell simplificado.Créditos: divulgação / Edição e Tradução: Galeria do Meteorito
Essa classificação espectral vai do branco-azulado ao vermelho. Combinando esses dados com a magnitude absoluta de uma estrela (Mv), conhecemos sua posição nesse gráfico bi-dimensional.
Portanto, as estrelas azuis são mais quentes, chegando a temperaturas de até 30.000 K, além de serem maiores e mais massivas, chegando a ser 6 vezes maiores e 16 vezes mais massivas que nosso Sol. Na outra ponta do gráfico, as estrelas do tipo K e M (laranjas e anãs vermelhas) são mais frias, e suas temperaturas variam de 2.400 K a 5.700 K. Seus tamanhos ficam entre 0.7 e 0.96 comparadas com nosso Sol, com massa variando de 0.08 a 0.8.
As estrelas também sofrem alterações de tamanho e cor durante seus ciclos evolutivos. Para entender melhor esse aspecto, confira nossa matéria especial sobre o Ciclo estelar - A Vida das Estrelas do Começo ao Fim.
Nosso Sol, por exemplo, sairá da Sequência Principal e entrará na fase de estrela Gigante Vermelha, quando começar a ejetar sua massa para o espaço, deixando exposto seu núcleo, e posteriormente entrando na fase de anã branca.
Astrônomos estão constantemente decifrando o ciclo evolutivo das estrelas, e atualmente já conhecemos bastante sobre esses corpos gigantes. Se não fossem as estrelas, nós não estaríamos aqui, afinal elas são indispensáveis para a vida como conhecemos.
Mesmo nos tempos mais remotos, quando as civilizações antigas não tinham tamanho conhecimento astronômico, o Sol já era visto com grandiosidade, e muitas vezes era cultuado como um deus. Hoje, com o avanço científico, percebemos sua real importância, e quanto mais contemplamos o céu, seja de dia ou de noite, mais entendemos a fascinante história das estrelas...
Imagens: (capa-ilustração/divulgação) / Wikimedia Commons / Khemis / University of Chicago / Galeria do Meteorito / Wikimedia Commons / Charly Whisky / divulgação / Galeria do Meteorito
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