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Tornando-se um gigante vermelho

Tornando-se um gigante vermelho. Versão original criada por Sal Khan.

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Transcrição de vídeo

RKA4MB - Então, no último vídeo, nós vimos o processo que forma uma estrela. Aqui está. Nós vimos o processo de formação de uma estrela. Nós falamos sobre fusão, sobre a formação de deutério, hélio. E, agora, nós vamos ver um caso especial, que é o caso, por exemplo, do Sol, da nossa estrela do sistema solar, em que uma estrela fica muito grande. E esse "muito grande" tem um nome especial, que é gigante vermelha. Então, nós vamos continuar analisando o caso e ver o que leva uma estrela a ser gigante vermelha. Então, nós tínhamos, anteriormente, um núcleo. Nós tínhamos um núcleo e, dentro desse núcleo, hidrogênio estava sendo transformado em hélio. Então, em verde, eu botei... em verde são meus átomos de hélio. E, obviamente, aqui fora, permeando todo o espaço, nós temos mais e mais átomos de hidrogênio. Até mesmo no núcleo. Quanto mais próximo desse centro, mais pressão e mais rápido acontece a fusão. Então, mais rápido o hidrogênio está se transformando em hélio (então, o hidrogênio que está aqui em laranja). Então, agora, conforme o tempo vai passando, esse hidrogênio vai se transformando em hélio. E o hélio é mais pesado do que o hidrogênio, ou seja, o núcleo vai ficando mais denso. E, no último vídeo, nós vimos que todos esses átomos estão tentando, de certa forma, chegar no núcleo. Então, existe uma força que está comprimindo os átomos para dentro do núcleo da estrela. E isso vai fazer com que esse núcleo se torne ainda menor (deixe-me desenhar, então, um núcleo ainda menor). Lembrando que esse é um processo gradual, e não acontece do nada, acontece ao longo de vários milhões de anos. Então, nós vamos ter um novo núcleo composto majoritariamente de hélio (porque o hidrogênio, a maior parte dele, já se fundiu em hélio); só que, agora, esse núcleo vai estar tão quente e tão denso que a temperatura ao redor dele vai ter atingido a temperatura necessária para começar a fusão de hidrogênio em hélio. Vocês lembram qual era essa temperatura? Era algo em torno de 10 milhões de Kelvin. Então, o que acontece agora é interessante porque uma casca ao redor do núcleo vai estar quente o suficiente para transformar hidrogênio em hélio. Então, todo esse hidrogênio que eu tinha aqui em volta do núcleo (que agora ficou menor, porque é mais denso e tem uma força empurrando tudo para o centro), então, esse hidrogênio que estava aqui em volta vai começar a se transformar em hélio. E isso, com o tempo, vai tornar esse núcleo cada vez mais quente e sob maior pressão. E esse hélio ali no centro... o hidrogênio continua a se transformar em hélio... então, de certa forma, esse núcleo vai se expandir porque ele está transformando mais hidrogênio em hélio. Então, agora, nós temos um novo núcleo... eu vou desenhar, aqui, um novo núcleo... nós temos um novo núcleo com hidrogênio dentro (majoritariamente hidrogênio), e o que acontece agora é que a maior parte aqui do lado de fora desse núcleo vai ter começado a fazer fusão porque atingiu a temperatura e pressão necessária. Então, essa área ao redor do núcleo atingiu a pressão e temperatura necessária para iniciar a fusão do hidrogênio em hélio. Ok. E, uma vez que isso começa a acontecer, essa fusão continua e mais hidrogênio é transformado em hélio. Então, nós vamos ter mais hidrogênio se transformando em hélio aqui ao redor do núcleo. E essa área muito quente que se formou aqui... (o que aconteceu? Espere aí... o meu pincel... aqui, pronto)... e essa área que ficou muito quente ao redor do núcleo vai começar a fazer com que os outros átomos também fiquem mais quentes. Só que algo curioso acontece agora, porque, como eu tenho um núcleo muito quente e muito denso, a força que ele exerce empurrando as coisas para fora do núcleo vai, momentaneamente, ficar maior do que aquela atração gravitacional que fazia toda aquela matéria tentar cair no núcleo da estrela. Então, momentaneamente, a nossa pressão interna (eu vou botar aqui um "P.I.") vai ficar maior do que a força gravitacional que empurra as coisas para o centro do núcleo da estrela. Ok. E o que acontece? No que isso resulta? Isso resulta, como a estrela não tem mais força para empurrar tudo para dentro, e a pressão interna passa a ser maior do que a força gravitacional empurrando as coisas para dentro, a estrela começa a inchar. E esse inchar é, realmente, muito grande. Por exemplo, o Sol, quando passar por essa fase... o Sol ainda não passou por essa fase (o Sol ainda está no que nós chamamos de "sequência principal")... quando o Sol chegar nessa fase, o seu diâmetro vai aumentar em cerca de 100 vezes, podendo, talvez, engolir a órbita da Terra e acabar com a vida do planeta como nós a conhecemos. Mas o ponto em que eu quero chegar é que essa estrela vai ficar tão grande, tão grande... deixe-me desenhar, de novo, a estrela aqui (agora, eu vou desenhar de vermelho porque ela está quente)... então, essa estrela vai ficar tão grande que a temperatura na superfície não vai ser tão grande. Eu sei que isso é totalmente contraintuitivo, mas... deixe-me desenhar um núcleo aqui de hélio... deixe-me desenhar meu núcleo de hélio aqui... preenchê-lo com hélio... e, no lado de fora, eu tenho os átomos de hidrogênio se transformando em hélio também... e isso aqui continua acontecendo (esse processo não para, isso é uma reação em cadeia)... só que esse calor irradiado, que antes era irradiado para uma estrela menor (o que fazia com que a temperatura dela fosse grande), agora vai ser irradiado sobre um volume maior, a estrela acabou ficando maior. E, por esse calor ser irradiado para um volume maior, a temperatura na superfície da estrela acaba caindo. Então, a estrela fica mais fria do que, por exemplo, aqui, em que ela era mais quente. É, basicamente, termodinâmica pura e aplicada. Um objeto menor... se eu colocar uma mesma quantidade de calor em um objeto menor e em um objeto maior, o objeto menor fica mais quente, atinge uma temperatura maior, do que o objeto maior, e, conforme isso vai acontecendo, a temperatura na superfície fica mais fria, só que, no núcleo, a temperatura vai ficando cada vez mais quente. Então, esse raio em que o hidrogênio estava sendo transformado em hélio acaba aumentando. E isso gradualmente vai fazendo com que a estrela aumente cada vez mais de tamanho. Só que chega uma hora em que o próprio hélio, no núcleo, começa a se fundir. A estrela fica tão massiva que o próprio hélio começa a se fundir em elementos mais pesados como, por exemplo, carbono e oxigênio. Mas eu quero fazer vocês pensarem no que acontece se, por acaso, a estrela não for massiva o suficiente para chegar em uma temperatura no interior do núcleo de algo na ordem de 100 milhões de Kelvin e não conseguir fazer a fusão do hélio em carbono e oxigênio? Vocês conseguem ter uma noção do que acontece? Bom, esse vai ser o tema do próximo vídeo. Mas, então, para finalizar, uma gigante vermelha é uma estrela como, por exemplo, o Sol, que, em um determinado momento de sua vida, vai ter se tornado tão quente, que a pressão interna vai ser tanta, que vai fazer com que a estrela comece a se expandir, como a gente viu aqui, chegando até um estado supergigante, mas com uma temperatura na superfície fria em relação ao que ela era antes. E, depois desse estágio de gigante vermelha, existem dois finais possíveis para a vida de uma estrela: um é esse que eu pedi para vocês pensarem, e o outro é outro que nós vamos analisar em outro vídeo. Então, muito obrigado! E até a próxima!