Astronomia

A Astronomia é uma ciência tão antiga quanto o próprio homem. A beleza do céu noturno é uma experiência comum aos povos de todas as culturas, algo que partilhamos com todas as gerações desde tempos pré-históricos (REES, 2008). Com o desenvolvimento da ciência, o movimento do Sol, as transformações da Lua e o caminhar das constelações perderam seu aspecto místico, mas não a fascinação. Planetas, estrelas, galáxias distantes... Todo o mistério que envolve o Universo Desconhecido ainda fascina todas as idades. E com adolescentes não é diferente. Eles são curiosos. E Astronomia é um tema que gera interesse, perguntas...

Big Bang e as Teorias de Formação do Universo

Em 1923, o astrônomo americano Edwin Powell Hubble (1889-1953) comprovou que a nossa galáxia não era a única do Universo ao enxergar e medir estrelas individuais na galáxia de Andrômeda. Em 1929 ele observou que as galáxias estavam se afastando com velocidades proporcionais à sua distância, ou seja, quanto maior a distância da galáxia, maior sua velocidade de afastamento. Essa foi a primeira evidência para a expansão do Universo.

A Teoria do Big Bang considera que, se as galáxias estão se afastando umas das outras, então, no passado, elas deveriam estar mais próximas. E num passado ainda mais remoto, elas deveriam estar num mesmo ponto, muito quente, que se expandiu no Big Bang.

Após a explosão inicial a temperatura seria muito alta e a densidade de energia muito elevada. Entretanto o Universo se resfriou rapidamente e, após uma fração de segundo, formou-se um mar de quarks. E um milionésimo de segundo após, os quarks se agruparam para formar hádrons. Em três minutos os núcleos atômicos começaram a se formar e somente após centenas de milhares de anos depois os elétrons começaram a circular em torno dos núcleos, formando os primeiros átomos. Logo após iniciou-se a condensação da matéria em determinadas regiões, de maneira não uniforme, formando assim, as estrelas e galáxias. O Universo tomava a forma como é conhecido hoje. Estima-se que todo o processo desde o Big Bang até os dias de hoje levou cerca de 15 bilhões de anos.

Estrelas

Estrelas são esferas autogravitantes de gás ionizado, cuja fonte de energia é a transformação de elementos através de reações nucleares, isto é, da fusão nuclear de hidrogênio em hélio e, posteriormente em elementos mais pesados.

As estrelas têm massas entre 0,08 e 100 vezes a massa do Sol e temperaturas efetivas entre 2500 K e 30000 K.

O tempo de vida de uma estrela depende da energia que ela tem disponível e a taxa com que ela gasta essa energia. Ou seja, o tempo de vida é controlado pela massa da estrela: quanto mais massiva a estrela, mais rapidamente ela gasta sua energia e menos tempo ela dura!

Uma estrela é classificada de acordo com seu espectro. O sistema de classificação tem 7 tipos espectrais, das mais quentes, de tipo O, até as mais frias, do tipo M.

Formação das Estrelas

Estrelas se formam a partir do colapso gravitacional de nuvens interestelares frias. São nuvens feitas principalmente de hidrogênio a baixíssimas temperaturas.

Se a nuvem tem uma massa acima de um ponto crítico ela começa a fragmentar-se em porções de diferentes massas. Esses fragmentos são as proto-estrelas. Essas proto-estrelas irão se contrair até que reações nucleares se iniciem no seu centro. Nessa fase a proto-estrela é instável, com rápida rotação e ventos solares intensos. Assim que elas atingem temperaturas e pressões elevadas o suficiente para darem início a reações nucleares, a pressão compensa a gravidade e as proto-estrelas entram na sequência principal.

As estrelas passam 90% de suas vidas na sequência principal, mas o que acontece com ela lá depende de sua massa. Veja:

Estrela de massa reduzida
( uma estrela com menos da metade da massa do Sol)

A: O hidrogênio é consumido numa concha circundante de o hélio, não consegue se transformar em carbono.

B: O hidrogênio se esgota.

C: A estrela se contrai sem queima de hélio.

D: Há somente a pressão do gás para compensar a gravidade.

E: A estrela gradualmente se apaga.

F: Torna-se uma Anã-marrom.

Estrelas do Tipo Solar

A: O hidrogênio é queimado na concha do entorno e o hélio no centro é transformado em carbono.

B: A estrela se expande para tornar-se uma gigante vermelha.

C: A gigante vermelha se expande para uma super gigante vermelha e as camadas externas dão origem a uma nebulosa planetária.

D: Nebulosa planetária após o colapso da super gigante vermelha. Em seu interior. Surge uma anã branca.

E: A anã branca começa a morrer para tornar-se uma anã marrom.

Estrelas de massa elevada

A: Estrela com potencial para produzir metais pesados como Fe.

B: Gigante vermelha.

C: Supergigante vermelha

D: Estrela explode como supernova, criando elementos mais pesados que o ferro.

E: Estrela de nêutrons compactas e densas.

Estrelas de massa muito elevada

( de 25 a 100 vezes a massa do Sol )

A: Estrela com potencial para produzir metais pesados como Fe.

B: Estrela de Wolf-Rayet

C: Supernova

D: Buraco Negro

Buracos Negros

Buracos Negros são a última etapa evolutiva de estrelas supermassivas ( de 25 a 100 vezes a massa do Sol).

São o remanescente da explosão de uma Supernova. Podem ser tão densos e compactos a ponto de a atração gravitacional impedir que até mesmo a luz escape.

Os Buracos Negros só podem ser detectados pelos efeitos que produzem ao seu redor.

Sistema Solar

O Sistema Solar é formado atualmente pelo Sol, 8 planetas, 3 planetas anões, inúmeros satélites e uma infinidade de corpos menores como cometas e asteroides.

Na região interna do Sistema Solar, mais próximo ao Sol, encontram-se os Planetas Rochosos ( Mercúrio, Vênus, Terra e Marte). Mais além está o Cinturão Principal e os Gigantes Gasosos (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno). Existe ainda uma vasta região onde encontra-se Plutão e outros anões gelados e uma colossal nuvem de cometas.

O Sistema Solar tem 15 trilhões de quilômetros de diâmetro, mas os planetas ocupam um diâmetro de apenas 5 bilhões de quilômetros em relação ao Sol. Os planetas descrevem órbitas elípticas ao redor do Sol ( mas a maioria dessas elipses são quase circulares) e todos orbitam no mesmo sentido. O período orbital de um planeta aumenta conforme aumenta sua distância em relação ao Sol. Essa relação pode ser facilmente mensurada pela Lei das Órbitas Planetárias, descoberta pelo astrônomo Johannes Kepler em 1619!

Os Planetas Rochosos

Os planetas mais internos do Sistema Solar são chamados de Rochosos. Eles são menores, com poucas luas e sem aneis. Apesar de terem nascido líquidos, eles foram se solidificando e formando núcleos metálicos envoltos em mantos de magma. Os Planetas Rochosos são diferentes entre si, apresentando características próprias.

Mercúrio

É o menor planeta do Sistema Solar, com um diâmetro equatorial de 4800 km. Lá praticamente não há atmosfera e a temperatura eleva-se a até 430°C durante o dia e a menor de - 180°C a noite.É um planeta muito denso, rico em ferro. Seu núcleo tem 3600 km de diâmetro. Não possui luas e sua massa é de apenas 5,5% da massa da Terra.
Mercúrio dá uma volta ao redor do Sol em apenas 88 dias, pois encontra-se a apenas 57,8 milhões de quilômetros do Sol. Mas leva 176 dias terrestres para dar uma volta em torno de si mesmo.

Vênus
O segundo planeta a partir do Sol é o nosso vizinho interior. E apesar da grande semelhança com a Terra ( em tamamho e constituição), externamente são muito diferentes.Vênus possui uma cobertura permanente de nuvens densas que provocam um mega efeito estufa. Sua superfície atinge temperaturas de 464°C. A atmosfera é rica em dióxido de carbono e ácido sulfúrico. Somado ao vulcanismo recorrente, a superfície do planeta mostra-se um mundo sombrio e inabitável.
Vênus não possui luas, tem diâmetro de 12100 km e um período de rotação de 243 dias terrestres. Já o ano venusiano é igual a 225 dias terrestres. O planeta encontra-se a 108,2 milhões de quilômetros do Sol.

Terra
A Terra é o terceiro planeta do Sistema Solar. Suas condições geológicas e atmosféricas tornaram a Terra o único planeta comprovadamente com vida a orbitar o Sol. Nosso planeta tem uma temperatura média de 22°C, com variação entre - 60°C e 45°C. Além disso é coberto por florestas, desertos, campos, savanas, geleiras e um imenso oceano, todos ricos em biodiversidade. O diâmetro equatorial é de 12750 km. Apresenta um período de rotação de 24 h ( 23,93 h), enquanto orbita o Sol em 365,26 dias. Possui apenas um satélite natural, a Lua, que encontra-se a 384000 km de distância. Possui um núcleo de ferro, coberto por um manto de magma. Seu sistema geológico inclui placas tectônicas em movimento - causadores de terremotos e maremotos - e vulcões.
A Terra é habitada atualmente por 7 bilhões de pessoas, que estão em processo de desenvolvimento tecnológico. Este processo causou nos últimos séculos sérios problemas ambientais como excesso de lixo na superfície e oceanos, destruição parcial da camada de ozônio e possivelmente uma sensível e irreversível mudança climática.

Marte
O mais externo dos Planetas Rochosos é 50% menor que a Terra, com diâmetro equatorial de 6780 km. É um planeta seco, de atmosfera fina e composta principalmente de dióxido de carbono. Devido a suspensão de pequenas partículas de óxido de ferro a sua atmosfera parece rosada. O planeta é frio, com temperatura média de - 63°C e sem chuvas.

Possui duas luas, Fobos e Deimos, e um período de rotação de 24,63 h. Seu período orbital é de 687 dias terrestres. Marte possui massa de apenas 11% da massa da Terra. A baixa densidade pode significar que além do núcleo de ferro, pode haver elementos mais leves em sua constituição, como o enxofre.
Marte ainda inspira dúvidas sobre a possibilidade de já ter sido um planeta habitável. Uma série de pesquisas baseadas em viagens não tripuladas pra o Planeta Vermelho ainda podem nos trazer mais informações sobre nosso vizinho mais conhecido.Os Gigantes Gasosos

Os quatro últimos e maiores planetas do Sistema Solar são chamados de Gigantes Gasosos. Entre as suas principais características podemos destacar o fato de terem muitas luas e a presença de aneis. Apesar de um núcleo sólido, grande parte de sua massa é gasosa.

Júpiter

O maior e mais massivo planeta do Sistema Solar também é o que apresenta o maior número de luas, 63.

A constituição de Júpiter é muito parecida com a do Sol, apresentando hidrogênio e hélio na parte mais externa do planeta. Nas camadas mais profundas é possível encontrar hidrogênio líquido devido a pressão. O pequeno núcleo - em relação ao planeta - é sólido.Júpiter tem um raio equatorial  de 142980 km e mesmo assim completa uma rotação em apenas 9,93 h. Seu período orbital é de 11,86 anos terrestres e sua temperatura média é de - 110°C.

Apesar das 63 luas, apenas 38 são nomeadas e as quatro mais importantes são chamadas de luas galileanas. São elas: Europa, Io, Ganimedes e Calisto.

Saturno
Apesar de não ser o único planeta a ser circundado por aneis do Sistema Solar, é o que possui os mais conhecidos. Assim como Júpiter, Saturno é composto basicamente de hidrogênio e hélio, com um núcleo de rochas e gelo.

No topo das nuvens a temperatura é de - 140°C. Seus aneis são compostos de rocha e gelo. Além deles ainda há 34 luas orbitando o planeta. Com diâmetro equatorial de 120530 km, o planeta é um dos maiores do Sistema Solar. Leva 10,66 h para dar uma volta em torno de si mesmo e 29,5 anos terrestres para orbitar o Sol.

Urano

O terceiro maior planeta do Sistema Solar apresenta, na superfície, um azul pálido devido a sua atmosfera de hidrogênio, hélio, metano e amônio. Ainda há uma considerável quantidade de gelo. No topo das nuvens a temperatura chega a - 214°C.
O diâmetro equatorial de Urano é de 51118 km, com um período de rotação de 17,24 h e período orbital de 84 anos terrestres.

Uma das maiores curiosidades sobre o planeta é seu eixo de rotação de 98°. É como se o planeta orbitasse deitado em relação ao plano do Sistema Solar.

NetunoO mais frio (cerca de -200°C) e mais distante planeta do Sistema Solar é um planeta com ventos muito fortes, um conjunto de aneis e seis luas.

Netuno é muito parecido com Urano em tamanho e estrutura. É formado principalmente por gelo de água, metano e amônia. O núcleo é provavelmente feito de gelo.

Apesar de muito distante do Sol, Netuno apresenta tempestades poderosas e ventos muito rápidos. O que pode significar uma fonte de calor interno responsável pelas mudanças atmosféricas de grande escala.

Tritão é a principal lua de netuno; as outras são pequenas e classificadas conforme a posição em relação aos seus aneis. Como o planeta ainda está sendo estudado é provável que outras luas sejam encontradas.

O Sol

O Início do Sistema Solar

O Sol, assim como outras estrelas, surgiu do colapso de uma nebulosa estelar.

Sob a influência da gravidade, as sobras da nebulosa formaram o proto-sol e a medida que se condensou e contraiu, a nuvem passou a girar, e cada vez mais rápido, achatando-se.

A instabilidade deste disco achatado, cujo centro é muito quente, provocou a formação de aneis. Aos poucos, nestes aneis formaram os planetesimais. Ainda sob o efeito da gravidade, esses planetesimais atraíram uns aos outros e as decorrentes colisões formaram os planetas.

Na parte mais externa os planetesimais ficaram tão grandes que atraíram uma quantidade gigantesca de gases, formando os gigantes gasosos. Enquanto isso, na parte mais central o proto-sol tomava os contornos de estrela.

O Sol

O Sol tem em torno de 4,6 bilhões de anos. É uma estrela na sequência principal, extremamente quente, contendo cerca de 750 vezes o restante da massa do Sistema Solar. Formado baicamente de hidrogênio ( 71%) e hélio ( 27%), o Sol é uma imensa esfera de plasma.

No centro do Sol a fusão nuclear transforma hidrogênio em hélio, liberando quantidades enormes de energia.

Podemos estruturar o Sol conforme mostra a imagem:



1 - Núcleo
2 - Zona de Radiação
3 - Zona de Convecção
4 - Fotosfera
5 - Cromosfera
6 - Coroa
7 - Mancha solar
8 - Grânulo
9 - Proeminência Solar





A temperatura superficial do Sol é de cerca de 5500° C, enquanto chega a 15 milhões de °C no centro. No equador solar o diâmetro e de 1,4 milhões de km e sua massa é de cerca de 1,99.10^30 kg.

O Sol também apresenta movimento de rotação, que nos pólos é de 34 dias terrestres e no equador de 25 dias terrestre. Essa diferença de período de rotação na superfície solar gera anomalias em suas linhas gravitacionais. Verdadeiros emaranhados de linhas de campo gravitacional concentram os campos, dando origem as manchas solares. Linhas de campo torcidas liberam uma grande quantidade de energia, ao saltar na superfície solar.

Corpos Celestes

Planetas Anões

Em 2006, a International Astronomical Union ( IAU ) definiu que um planeta deve ser um corpo celeste que orbita o Sol com uma massa suficiente para ser aproximadamente esférico, e que tenha limpado a vizinhança de sua órbita. A mesma IAU também criou uma nova classe de objetos: os planetas anões. Esses objetos são similares a um planeta, mas ainda não limparam sua órbita e nem são satélites. Atualmente temos três planetas anões: Plutão, Éris e Ceres.

Cinturão de Kuiper e Nuvem de Oort

O Cinturão de Kuiper é um disco achatado de corpos cometários que começa logo depois da órbita de Netuno. Plutão orbita a maior parte do tempo dentro do Cinturão.

A Nuvem de Oort é uma bolsa quase esférica de cometas de longo período. A nuvem reúne em torno de um trilhão de cometas, mas sua massa total é de apenas algumas massas terrestres.

Cometas e Asteroides

Um asteroide é um objeto seco e poeirento, pequenos demais pra ter uma atmosfera. A maioria dos asteroides se concentra no Cinturão Principal, localizado entre Marte e Júpiter e são restos da formação abortada de um planeta rochoso que teria cerca de quatro vezes a massa da Terra.

Cometas são corpos com pequenos núcleos cobertos por uma nuvem, ou coma, de gás e poeira com cerca de 100000 km de diâmetros. Quando se aproximam do Sol, produzem caudas longas e brilhantes que se extendem por milhões de quilômetros. Até hoje, cerca de 900 cometas foram registrados e tiveram suas órbitas calculadas. Destes, uns 200 são periódicos, com períodos menores que 20 anos.


Cometa McNaugth,2007




Meteoros e Meteoritos

Também conhecidos como estrelas cadentes, os meteoros são trilhas luminosas produzidas pelo atrito de meteoroides (fragmentos de asteroides e cometas) com a atmosfera. Diariamente cerca de 1 milhão de meteoros visíveis se manifestam na atmosfera terrestre. Se o meteoro não é completamente destruído na atmosfera, atinge a superfície e passa a ser chamado de meteorito.