O que é uma anã branca e quando o Sol vai virar uma

As anãs brancas são um dos estágios finais da vida estelar e representam o futuro do nosso próprio Sol. Esses pequenos e densos núcleos estelares são formados após estrelas, como o Sol, exaurirem seu combustível nuclear e expelirem suas camadas externas.

O resultado é uma estrela incrivelmente densa e quente, que, ao longo de bilhões de anos, gradualmente esfria até se tornar um corpo cristalino.

O ciclo de vida de uma estrela como o Sol

A vida de uma estrela é definida pelo equilíbrio entre a gravidade e a fusão nuclear em seu núcleo. Durante a maior parte de sua existência, uma estrela funde hidrogênio em hélio, produzindo energia que cria pressão para fora, contrabalançando a gravidade que tenta comprimi-la. Esse estado de equilíbrio é o que mantém a estrela “viva”. Porém, após cerca de 10 bilhões de anos (tempo de vida estimado do Sol), o combustível de hidrogênio começa a se esgotar.

Quando isso ocorre, a estrela entra na fase de gigante vermelha. Sua estrutura se altera drasticamente: as camadas externas se expandem, tornando-a milhares de vezes maior, e sua superfície se resfria, ganhando uma coloração avermelhada. Dentro da gigante vermelha, a fusão continua brevemente com o hélio, formando elementos mais pesados, como carbono e oxigênio.

No entanto, estrelas com massa semelhante ao Sol não têm pressão e calor suficientes para fundir elementos além do carbono e oxigênio. Dessa forma, a fusão nuclear acaba por completo e o núcleo estelar se torna extremamente denso, restando apenas um núcleo quente — uma anã branca.

Após a fase de gigante vermelha, a estrela expele suas camadas externas, criando uma nebulosa planetária. Esse fenômeno deixa exposto o núcleo incandescente que, comprimido pela própria gravidade, se torna uma anã branca.

Essas estrelas são extremamente densas: uma anã branca típica pode ter uma massa semelhante à do Sol, mas um tamanho próximo ao da Terra. Uma única colher de chá da matéria de uma anã branca pesaria tanto quanto um elefante na Terra, devido à sua densidade de aproximadamente 1 bilhão de kg/m³ — cerca de 200.000 vezes mais densa que o planeta em que vivemos.

Além disso, a composição de uma anã branca é única. Após a fusão nuclear, a gravidade comprime os átomos até que seus elétrons sejam obrigados a ocupar todos os estados de energia disponíveis.

Isso cria um “gás degenerado” de elétrons, onde a física quântica — em particular o Princípio de Exclusão de Pauli — impede que a estrela entre em colapso completamente. Esse princípio permite que a anã branca resista à gravidade, mantendo sua forma sem o suporte de reações de fusão no núcleo.

A temperatura e o resfriamento das anãs brancas

Ao se formarem, as anãs brancas possuem temperaturas elevadas, superiores a 100.000 graus Celsius. Elas brilham intensamente, embora não gerem mais energia através da fusão nuclear. Esse brilho é, na verdade, o calor residual do núcleo.

Com o tempo, no entanto, as anãs brancas esfriam gradualmente. Estima-se que levaria trilhões de anos para que uma anã branca se tornasse uma “anã negra”, emitindo tão pouca energia que praticamente se tornaria invisível.

Porém, como o Universo tem apenas 13,8 bilhões de anos, não existem anãs negras conhecidas, pois nenhuma anã branca teve tempo suficiente para esfriar completamente até esse ponto.

Quando o Sol virará uma anã branca?

O Sol ainda tem cerca de 5 bilhões de anos de vida antes de se transformar em uma gigante vermelha e, eventualmente, em uma anã branca.

Porém, quando o Sol entrar na fase de gigante vermelha, ele se expandirá tanto que possivelmente engolirá Mercúrio e Vênus e poderá até destruir a Terra. Após expulsar suas camadas externas, o núcleo permanecerá uma anã branca, com uma temperatura inicial em torno de 100.000 graus Celsius.

Como todas as anãs brancas, o Sol passará por um processo de resfriamento gradual ao longo de bilhões de anos, até que, eventualmente, seu núcleo se cristalize, transformando-o em um “diamante” cósmico.

No entanto, esse estágio final só ocorrerá numa escala de tempo tão extensa que o próprio destino do Universo pode mudar até lá.

O destino do Sol

Estudos recentes, baseados em observações feitas pela sonda Gaia da Agência Espacial Europeia, revelaram que muitas anãs brancas eventualmente se cristalizariam, transformando-se em esferas sólidas de carbono e oxigênio.

Esse processo é semelhante ao congelamento de água no gelo, mas em temperaturas extremamente altas, na casa dos milhões de graus Celsius. À medida que a anã branca esfria, os átomos em seu núcleo se reorganizam, formando uma estrutura cristalina que libera calor extra e desacelera o resfriamento.

O físico Pier-Emmanuel Tremblay e sua equipe descobriram evidências de que esse processo ocorre em muitas anãs brancas, o que levou à conclusão de que uma grande quantidade delas em nossa galáxia já completou uma transição para uma forma cristalina.

No caso do Sol, os cientistas acreditam que ele se transformará em uma anã branca cristalizada em cerca de 10 bilhões de anos após sua morte.

Anãs brancas em sistemas binários

Nem todas as anãs brancas esfriam tranquilamente até se tornarem anãs negras. Em sistemas binários, onde duas estrelas orbitam uma à outra, uma anã branca pode “roubar” matéria de sua companheira.

Esse processo de acréscimo permite que uma anã branca acumule massa adicional até atingir o limite de Chandrasekhar — cerca de 1,4 vezes a massa do Sol.

Quando isso ocorre, a pressão interna da estrela aumenta o ponto de desencadear uma explosão termonuclear, resultando em uma supernova do Tipo Ia. Essa explosão é tão luminosa que pode ser observada a bilhões de anos-luz de distância e é utilizada pelos astrônomos para medir a expansão do Universo.

A utilidade cosmológica das anãs brancas

Além de serem etapas finais da evolução estelar, as anãs brancas são ferramentas valiosas para a cosmologia. Como suas temperaturas diminuem de maneira previsível, elas podem ser utilizadas para estimar a idade de aglomerados de estrelas e até mesmo da Via Láctea.

Observações realizadas com o Telescópio Espacial Hubble identificaram algumas das anãs brancas mais antigas em aglomerados globulares, fornecendo um “registro fóssil” dos eventos iniciais de formação estelar em nossa galáxia.

Algumas anãs brancas também revelaram traços de elementos pesados ​​em suas atmosferas, como o silício. Esses elementos, normalmente presentes em planetas rochosos, sugerem que as anãs brancas podem ter planetas ou asteroides “devorados” próximos após a morte das estrelas que mostram deram origem.

Uma análise espectroscópica dessas atmosferas indica que, quando asteroides ou planetas chegam muito perto da anã branca, são fragmentados pela intensa gravidade e formam discos de detritos que, eventualmente, caem na estrela. Assim, as anãs brancas também ajudam a entender a evolução dos sistemas planetários.

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