A cerca de 10.000 anos-luz de distância, na constelação Centaurus, existe uma nebulosa planetária chamada NGC 5307. Uma nebulosa planetária é o remanescente de uma estrela como o nosso Sol, quando atingiu o que pode ser descrito como o fim de sua vida. Esta imagem do Hubble da NGC 5307 não apenas faz você pensar sobre o passado da estrela, mas também reflete sobre o futuro do nosso próprio Sol.
O processo de uma estrela envelhecendo e chegando ao fim de sua vida é uma história longa e lenta, pontuada por episódios de mudanças rápidas. Assim como o NGC 5307, nosso Sol se tornará um gigante vermelho, expulsando suas camadas externas de gás. Alguns bilhões de anos no futuro, ela própria se tornará uma anã branca, iluminando as camadas de gás que derramou como uma nebulosa planetária.
No momento, nosso Sol está na sequência principal. Está fundindo hidrogênio em hélio dentro de seu núcleo. Como resultado dessa fusão, uma quantidade enorme de energia é liberada, aquecendo a Terra e mantendo a vida aqui. (Na verdade, não é a própria fusão que produz a maior parte do calor; é a cadeia próton-próton.)
Mas uma estrela é um ato de equilíbrio entre a pressão externa da fusão e a pressão interna de sua própria gravidade. Esse equilíbrio é chamado equilíbrio hidrostático e não pode durar para sempre.
Ano a ano, século a século, aeon aeon, o Sol continua fundindo hidrogênio em hélio, liberando calor e perdendo massa. Mesmo que uma estrela como o nosso Sol possa parecer estável e imutável, nada na natureza é imutável. O Sol funde cerca de 600 milhões de toneladas de hidrogênio em hélio a cada segundo, perdendo massa ao fazê-lo. Perde massa ao converter matéria em energia, conforme explicado pelo E = mc² de Einstein.
Essa é uma quantidade significativa. De fato, em seus aproximadamente 4,5 bilhões de anos de vida até agora, o Sol perdeu uma quantidade de massa semelhante à massa de Júpiter.
Eventualmente, o ato de equilibrar será alterado para sempre, porque o Sol perderá massa suficiente para que a força interna de sua gravidade não seja suficiente para conter a força externa de sua fusão. A estrela se expandirá para um gigante vermelho.
Os astrônomos calculam que quando o Sol se tornar um gigante vermelho, em cerca de 5 bilhões de anos, ele se expandirá o suficiente para engolir Mercúrio, Vênus e provavelmente a Terra. Antes disso, o Sol se tornaria aproximadamente duas vezes mais luminoso do que é agora. Nesse ponto, a Terra receberá tanta energia do Sol quanto Vênus agora. Não é um bom prognóstico para a vida.
Após sua fase de gigante vermelha, o Sol se tornará um sub-gigante. Ele dobrará de tamanho ao longo de meio bilhão de anos. Depois, vem outra fase de meio bilhão de anos, onde ela dobra de tamanho novamente e também se torna duas mil vezes mais brilhante. Nesse ponto, o Sol agora é um objeto enorme, brilhante e ameaçador, que ficou vermelho e consumiu os planetas internos do Sistema Solar.
Neste ponto, o Sol estará no ramo vermelho-gigante. Terá um núcleo de hélio cercado por uma camada de hidrogênio. Após bilhões de anos de vida ativa, o Sol terá apenas cerca de 100 milhões de anos de vida ativa. Mas há muita atividade compactada nesses 100 milhões de anos.
Primeiro, há o flash de hélio, onde o Sol queima 40% de sua massa. Isso é feito convertendo cerca de 6% do hélio em seu núcleo em carbono. Isso levará apenas alguns minutos, uma justaposição chocante contra os bilhões de anos na vida do Sol.
Depois de perder toda essa massa, ela diminui para cerca de 10 vezes seu tamanho atual e cerca de 50 vezes sua luminosidade. Nesse ponto, o Sol está no ramo horizontal e continuará a queimar o hélio em seu núcleo pelos próximos cem milhões de anos, tornando-se um pouco maior e mais luminoso.
Mas agora o Sol está ficando sem combustível. O hélio em seu núcleo está se esgotando ainda mais e está perdendo mais massa. Nada pode impedir que isso aconteça, e o Sol se expandirá novamente, como quando entrou na fase gigante vermelha. Mas essa expansão será muito mais rápida.
As coisas estão acelerando para o Sol, e está se tornando cada vez mais instável. Nosso outrora implacável Sol está entrando em seus estágios finais. Agora, está na fase de ramificação gigante assintótica e passará cerca de 20 milhões de anos na parte inicial dessa fase. Possui um núcleo quase inerte de oxigênio e carbono, uma concha em que o hélio se funde em mais carbono e outra concha em que o hidrogênio se funde em hélio. Há muita coisa acontecendo.
Convulsionará em uma série de pulsos térmicos e perda de massa. Cada um desses pulsos dura apenas cem anos ou mais e em cada um o Sol se expandirá e se tornará mais luminoso. Cada pulso será mais forte que o anterior, e esse período dura cerca de 100.000 anos. Os cálculos mostram que nosso Sol provavelmente experimentará quatro desses pulsos no final de sua vida.
Depois de ser destruído por esses pulsos, o Sol se acalma. O Sol, para todos os efeitos, está morto. Ou pelo menos em coma. Os pulsos liberaram suas camadas externas e agora é uma anã branca. Esta anã branca conterá apenas cerca de 50% da massa original do Sol.
O Sol está morto porque não há mais fusão. Como anã branca, emite apenas energia armazenada. É composto de matéria degenerada por elétrons densamente compactada, e nenhuma fusão pode ocorrer.
Mas ainda está brilhando, e a energia que emite atinge as camadas de gás que derrama durante seus pulsos térmicos, ionizando o gás e iluminando-o. Nosso Sol será então uma nebulosa planetária. E isso nos leva de volta ao NGC 5307.
O NGC 5307 é um vislumbre do final da vida do sol. Assim como o NGC 5307, nosso Sol, um dia, daqui a bilhões de anos, será apenas um remanescente de sua antiga glória como uma bola de plasma vivificante. Apesar do nome da nebulosa planetária, não haverá planetas por perto. Isso os terá destruído durante suas expansões. Só haverá gás.
Mas até o gás acabará acabando. Vai se afastar da estrela e legal. Após cerca de 10.000 anos como nebulosa planetária, o antigo Sol persistirá como uma anã branca fraca por trilhões de anos. Depois disso, segundo a teoria, o Sol se tornará uma anã negra. Ele terá esfriado completamente e não emitirá energia. Isso é teórico, porque nenhuma anã negra foi observada. De fato, leva mais tempo para uma estrela evoluir para esse estado hipotético de anã negra do que a idade do próprio Universo até agora.
O gás expulso da nebulosa planetária ainda tem um papel a desempenhar. Durante todo o caos dos últimos estágios de evolução do Sol, produziu elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio através da nucleossíntese estelar. Esses elementos, chamados metais na astronomia, serão enviados ao espaço e absorvidos em outro processo de formação estelar. Eles enriquecerão a próxima estrela a nascer e os próximos planetas que podem se formar em torno dessa futura estrela.
O nome nebulosa planetária é um nome impróprio dos dias anteriores na astronomia. Eles não estão relacionados aos planetas de forma alguma. Mas alguns dos primeiros observadores desses remanescentes estelares, com os telescópios disponíveis para eles na época, viram as formas arredondadas e assumiram que eram planetas.
Agora sabemos que isso não é verdade. Nós agora os reconhecemos pelo que são. Cada uma dessas nebulosas é como um instantâneo que resume os bilhões de anos necessários para alcançar esse estado. E, embora nunca seja observado pelos olhos humanos (provavelmente), esse é o destino final do nosso Sol.
Nota aos leitores:
Há uma enorme quantidade de detalhes na vida e eventual morte de uma estrela. Quando dizemos algo como "fundir hidrogênio em hélio libera calor", há muito mais do que isso pode caber em um artigo.
Se você quiser saber mais sobre estrelas, recomendo “A vida e a morte das estrelas” (2013), de Kenneth R. Lang. Lang é professor de astronomia na Universidade Tufts e faz um excelente trabalho ao explicar todas as coisas estelares.
Mais:
- Comunicado de imprensa da NASA: Hubble vê as etapas finais da vida de uma estrela
- Revista Space Magazine: Por que os gigantes vermelhos se expandem?
- Revista Space: Tipos de Estrelas
- Wikipedia: Sun
- Wikipedia: Anã Branca
- Wikipedia: Nebulosa Planetária
