O Universo abriga bilhões de sistemas planetários. Nosso sistema planetário é estabelecido em torno da estrela 'Sol' formada há cerca de 4.5 bilhões de anos. O sistema solar, situado na região externa do disco espiral da Via Láctea, passou por vários estágios do Sol para formar o que é hoje.
O Nascimento do Sol:
O nascimento do Sol, marca uma das primeiras fases do Sol. A Teoria Nebular sugere que o Sistema Solar compreendendo o Sol e todos os planetas começou como uma enorme nuvem de poeira molecular e gás (na nebulosa solar). Aproximadamente 4.57 bilhões de anos atrás, esta nuvem gigante entrou em colapso. A razão por trás disso pode ser ondas de choque de uma supernova ou estrela que passa, resultando em colapso gravitacional.
Este colapso causou uma coleção de bolsas de gás e poeira em regiões mais densas. Com isso, mais e mais poeira, gases e matéria foram puxados para as regiões mais densas e começaram a girar para satisfazer o conservação do momento. A rotação aumentou a pressão e catalisou a geração de calor. A maioria da massa se acumulou, formando uma bola enorme no centro, enquanto a matéria residual circulava em torno dela como um disco achatado.
A gigantesca bola de matéria no centro da nebulosa solar acabou levando à formação do Sol, enquanto o disco plano circular de matéria formou os planetas, luas, cinturão de asteróides, etc. Por cerca de 100,000 anos, o Sol esteve em colapso Protostar; então a pressão e a temperatura no interior da bola aumentaram para acender a fusão em seu núcleo.
Inicialmente, o Sol era uma estrela T Tauri, ou seja, uma estrela violentamente dinâmica que soprou um poderoso vento solar. O Sol levou alguns milhões de anos para se estabelecer em sua forma atual. Aqui, o ciclo de vida e vários estágios do Sol começaram.
A sequência principal:
Semelhante à maioria das estrelas, o Sol está atualmente experimentando as principais sequências de estágio de seu tempo de vida e, no decorrer da sequência principal, reações de fusão nuclear (fusão de hidrogênio em hélio) ocorrem vigorosamente no núcleo da estrela. Aproximadamente 600 milhões de toneladas de matéria são transformadas em radiações solares, neutrinos e 4 x 1027 W de energia por segundo. O Sol tem gerado energia por esse processo há 4.57 bilhões de anos.
Como qualquer outro processo, também tem uma data de validade. A quantidade de gás hidrogênio no núcleo do Sol é finita e, portanto, não pode alimentar o processo para sempre. Até o momento, o Sol converteu cerca de 100 vezes a massa da Terra em hélio e radiações solares. À medida que esse processo continua, mais hidrogênio é transformado em hélio, resultando no encolhimento contínuo do núcleo do Sol. Isso permite que as camadas externas do Sol aumentem sua proximidade em relação ao centro e enfrentem uma intensa atração gravitacional.
À medida que aumenta a proximidade das camadas externas, mais pressão é aplicada ao núcleo, que é repelida por um aumento subsequente na taxa de fusão. Essencialmente, isso se refere ao fato de que a taxa de fusão acelera e a produção de calor-luz do Sol aumenta à medida que o Sol consome hidrogênios e este processo está resultando em um aumento de um por cento na luminosidade e capacidade de produção de calor do Sol a cada 100 milhões de anos e um aumento de 30% desde os últimos 4.57 bilhões de anos.
Em torno de 1.1 bilhão de anos a partir de hoje, o Sol provavelmente será 10% mais brilhante e quente do que hoje. Isso é semelhante ao aquecimento descontrolado de Vênus, que transformou o planeta em um ambiente infernal.
Após 3.5 bilhões de anos, o Sol se tornaria 40% mais brilhante e quente do que é atualmente. Essa intensificação do calor e da luz ferveria os oceanos, derreteria as calotas polares permanentemente e liberaria todo o vapor d'água da atmosfera para o espaço. Sob esses estados ambientais, a vida na Terra como a conhecemos deixaria de sobreviver. Isso transformaria nossa Terra em um corpo quente e seco como Vênus. A sequência principal é um dos estágios mais vitais do sol.
Exaustão do núcleo de hidrogênio:
A regra universal 'Uma coisa que começa precisa terminar'; é verdade para tudo, até mesmo o sistema solar. No entanto, a eliminação de algo tão grande como um sistema planetário envolve centenas de bilhões de anos. O fim do Sol provavelmente não ocorrerá em um futuro próximo. Mas em um futuro distante, o Sol queimaria todo o seu combustível de hidrogênio e gradualmente rastejaria para a morte. Como o Sol existe a sequência principal cerca de 5.4 bilhões de anos depois, um dos últimos estágios do Sol começa.
Uma vez que o hidrogênio presente no núcleo do Sol se esgote, a cinza inerte de hélio ali formada ficará instável e se deteriorará sob a influência de seu peso. Devido a isso, o núcleo se aqueceria e se tornaria mais denso, resultando no tamanho crescente do Sol levando à fase de Gigante Vermelho de sua evolução. Estima-se que, à medida que o Sol se expande, ele crescerá o suficiente para abranger a órbita de Mercúrio, Vênus e talvez até a da Terra. Se por acaso a Terra sobreviver ao abraço, o calor extremo do sol vermelho queimará o planeta.
Fase Final e Morte:
Os últimos estágios do Sol envolvem a fase Red-Giant-Branch (RGB) e uma vez que o Sol toque a fase RGB, ele terá uma vida útil de aproximadamente 120 milhões de anos restantes. Mas esta fase testemunharia uma série de atividades. Primeiro, o núcleo cheio de cinzas de hélio irá inflamar violentamente em um flash de hélio no qual cerca de 40% da massa do Sol e 6% do núcleo serão transformados em carbono em minutos!
Em sua fase RGB, o Sol provavelmente encolherá para cerca de dez vezes seu tamanho atual e 50 vezes sua luminosidade, com uma temperatura consideravelmente mais baixa do que hoje. O hélio presente no núcleo do Sol continuará a queimar pelos próximos 100 milhões de anos até que se esgote completamente. Após a exaustão, o Sol entraria em sua fase Ramo Gigante Assintótico (AGB), onde se expandiria rapidamente e se tornaria mais luminoso.
Eventualmente, nos próximos 20 milhões de anos, o Sol começaria a demonstrar instabilidade e passará por um conjunto de pulsos térmicos de perda de massa e esses fenômenos estão previstos para ocorrer a cada 100000 anos, aumentando o tamanho do Sol para mais de 1AU de raio e luminosidade 5,000 vezes mais brilhante.
Este estágio de expansão do Sol irá abraçar a Terra ou deixá-la totalmente incompatível para a vida. Mesmo os planetas presentes no Sistema Solar Externo (além do cinturão de asteróides) se transformarão drasticamente. Com o aumento da absorção de energia do Sol, os gelos de água vão começar a sublimar, formando uma densa atmosfera e densa superfície oceânica. Em 500,000 anos a partir desse estágio, a massa atual do Sol será reduzida pela metade, e seu envelope externo de gases evoluirá para uma nebulosa planetária.
crédito: Kurgus assumido (com base em reivindicações de direitos autorais)., Formação.Nebulosa.Planetária, Wikimedia Commons
A evolução pós-estágio AGB do Sol será comparativamente mais rápida. Isso acontece quando a massa expelida se ioniza para formar uma nebulosa planetária e o núcleo nu atinge uma temperatura de 30,000 K. A temperatura final do núcleo exposto será de mais de 100,000 K, após o que o resíduo esfriará para formar uma anã branca. A nebulosa planetária formada se difundirá gradualmente em cerca de 10,000 anos, mas a anã branca subsistirá por trilhões de anos antes de diminuir para o preto.
Destino final do nosso Sol:
Crédito: ESO / S. Steinhöfel, Diagrama da vida de estrelas semelhantes ao Sol, CC BY 4.0
Os estágios do Sol ou de qualquer outra estrela terminam com sua morte. Geralmente, a morte de estrelas está associada a supernovas massivas e à formação de buracos negros. No entanto, no caso do Sol, essas formações podem não ocorrer porque o Sol não é massivo o suficiente para passar por tais processos. Quando comparado à Terra, o Sol parece ser massivo, mas é uma estrela de massa comparativamente baixa. Existem algumas estrelas colossais de grande massa no Universo, muitas vezes maiores que o Sol. Se o Sol tivesse dez vezes mais massa, o estágio final de sua vida seria muito mais explosivo.
Nesse caso, o ferro começaria a se formar no núcleo da estrela. Quando o ferro sofre fusão nuclear, ele não emite uma quantidade considerável de energia. Devido a isso, a estrela não sofre mais uma pressão externa em seu núcleo e, portanto, evita o colapso interno.
O Sol provavelmente implodirá catastroficamente com uma tremenda quantidade de energia quando ferro com cerca de 1.38 vezes sua massa for coletado no núcleo. Essa quantidade insondável de energia chegaria à Terra em apenas oito minutos e a destruiria totalmente junto com todo o sistema solar. Uma nova nebulosa (semelhante à nebulosa do Caranguejo) pode se formar e ser visível dos sistemas estelares próximos. Os últimos vestígios do Sol podem ser um buraco negro estelar ou uma estrela de nêutrons girando rapidamente.
Mas nosso Sol não tem esse destino devido à sua massa. O Sol simplesmente se extinguiria em uma estrela anã branca. E nessa época, a vida já estaria extinta. Isso marca o fim dos vários estágios do sol.
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