22/10/13
Astrofisica Geral
EAD - Astrofísica Geral 2013
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As nebulosas planetárias
Já sabemos que, quando o hélio fica esgotado na região central de uma estrela gigante vermelha, é formada uma nova região central
desta vez constituida por carbono (C) e oxigênio (O). Poderíamos ser levados a pensar que, tal como vimos acontecer anteriormente
durante a transformação do hidrogêno em hélio, esta região central de C e O começaria a contrair de novo, aumentando a sua
temperatura até que fosse iniciada a queima nuclear destes dois elementos.
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No entanto, algo completamente diferente, e especial, acontece com as estrelas gigantes vermelhas que se originaram de estrelas da
seqüência principal com massa até 3 massas solares. Apesar da contínua contração gravitacional da região central destas estrelas
gigantes vermelhas, as temperaturas centrais nunca conseguirão alcançar valores suficientemente altos para iniciar a queima do
carbono ou do oxigênio. As conchas externas, de hélio e hidrogênio, que envolvem a região central continuam a queima nuclear destes
dois elementos ainda por algum tempo mas logo esta fonte de energia nuclear também se esgota.
O que vai acontecer então? Já vimos que as estrelas gigantes vermelhas sofrem, em certa fase de sua existência, vários pulsos
térmicos devido à extrema sensitividade que o processo triplo-alpha de queima nuclear do hélio possui em relação à temperatura. Ocorre
que, durante a queima da concha de hélio, um pulso térmico final provoca a ejeção de cerca de 10% da massa total da estrela. Isto
significa que a estrela gigante vermelha ejeta todo o seu envoltório externo, revelando suas regiões internas mais quentes onde a
temperatura pode ser superior a 100000 K. Esta formada uma nebulosa planetária, um dos mais belos objetos que podemos
presenciar no espaço.
A nebulosa planetária é mais do que uma nuvem de gás ejetada por uma estrela que está na fase final de sua evolução. Na verdade ela é
o resultado da interação da concha de gás recentemente ejetada pela estrela gigante vermelha com o gás que já havia sido ejetado por
eventos anteriores (tais como os processos de perda de massa que são muito freqüentes neste tipo de estrelas), e que se move mais
lentamente, e a luz ultravioleta que está sendo emitida pela estrela residual quente que sobreviveu a este processo. Esta estrela residual
quente é apenas a região central da estrela gigante vermelha primordial. É esta radiação ultravioleta que aquece o gás e o faz fluorescer.
Algumas características das nebulosas planetárias
Hoje conhecemos cerca de 1000 nebulosas planetárias. Todas elas possuem estrelas centrais cujos raios são, aproximadamente,
equivalentes a 100 raios do Sol.
Você poderia questionar porque razão existem tão poucas nebulosas planetárias. Na verdade, a observação de uma nebulosa planetária
depende do tempo de vida da nebulosa visível. Tipicamente o raio da concha de gás que é emitido pela estrela gigante vermelha ao criar
uma nebulosa planetária é de 1/2 ano-luz, aproximadamente 107 raios solares. Este gás se expande pelo meio interestelar com uma
típica velocidade de expansão de 30 quilômetros por segundo. Assim, o intervalo de tempo que a concha de gás de uma nebulosa
planetária leva para ser incorporado ao meio interplanetário é de cerca de 5000 anos. Após 100000 anos não há mais qualquer vestígio
da nebulosa planetária.
Com isso concluímos que as belíssimas imagens mostradas abaixo, obtidas pelo Hubble Space Telescope, muito rapidamente deixarão
de nos emocionar ao observarmos o espaço (é melhor você se apressar e observá-las logo pois daqui a 100000 anos, quando você
quiser vê-las, isto não será mais possível!)
Precisamos, entretanto, ter muito cuidado com o termo "nebulosa planetária" pois ele pode nos induzir a um grave erro.
Como vimos acima, as nebulosas planetárias não têm absolutamente qualquer relação com planetas.
Elas são conchas de gás lançadas no espaço por estrelas semelhantes ao nosso Sol quando estas se
aproximam do final de sua existência. Ao perder sua camada gasosa mais externa, a estrela expõe sua
região central quente. A forte radiação ultravioleta proveniente desta estrela residual faz o gás ejetado
fluorescer como uma nebulosa planetária.
Estes objetos foram chamados de "nebulosa planetárias" devido ao fato de que as formas arredondadas que eles apresentavam quando
observados em pequenos telescópios sugeriam a forma de planetas.
Mostramos abaixo um conjunto de imagens de nebulosas planetárias com o objetivo de que você observe as diferentes formas que elas
podem apresentar.
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copyright: NASA e The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Esta nebulosa planetária situada na constelação Aquila está a uma distância de 6500 anos-luz de nós, cerca de 2000 parsecs. O
diâmetro da nebulosa é de 24 segundos de arco, o que corresponde a, aproximadamente, 0,8 anos-luz, 600 vezes o diâmetro do nosso
Sistema Solar.
As regiões mais azuis da imagem marcam a presença do gás mais quente da nebulosa. As regiões laranja e vermelho mostram os
locais onde os gases frios predominam. A temperatura da superfície da estrela central remanescente é de impressionantes 140000
Kelvins!
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copyright: R. Sahai (JPL) e colaboradores,
Hubble Heritage Team (STScI/AURA), NASA
A nebulosa planetária IC 418 está situada a, aproximadamente, 2000 anos-luz de nós e tem cerca de 0,3 anos-luz de diâmetro.
Esta imagem, obtida pelo Hubble Space Telescope, revela características muito particulares nesta nebulosa como, por exemplo, a sua
estranha textura até agora não bem compreendida.
A análise de suas particularidades indica que, há apenas alguns milhões de anos, neste local existia uma estrela similar ao nosso Sol. Há
apenas alguns milhares de anos ainda existia uma estrela gigante vermelha. Foi então que teve incio a transformação desta estrela
gigante vermelha em nebulosa planetária.
copyright: R. Sahai (JPL) e colaboradores, Hubble Heritage Team, ESA, NASA
Esta é a curiosa nebulosa planetária Mz3, também chamada de nebulosa Formiga. Um fato que intriga os astrônomos é saber porque
ela possui uma forma tão estranha! Por que ela não tem a forma de uma esfera? Fatos observacionais mostram que o gás expelido pela
parte central da estrela gigante vermelha original está se propagando no espaço com a velocidade de 1000 quilômetro por segundo!
Talvez este possa ser o motivo pelo qual a nebulosa Mz3 possui uma forma tão peculiar.
A nebulosa Formiga possui um ano-luz de comprimento.
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copyright: Arturo Gomez (CTIO/ NOAO), Hubble Heritage Team, NASA
Em 1985 o astrônomo Arturo Gomez, usando o Hubble Space Telescope, observou este estranho objeto no céu. Localizado a,
aproximadamente, 10000 anos-luz de nós, na constelação Sagittarius, este objeto parece ser o início do processo de formação de uma
nebulosa planetária. Ela seria uma nuvem de gás emitida por uma estrela semelhante ao Sol logo depois que o seu hidrogênio foi
transformado em hélio. Daqui a alguns milhares de anos, este objeto será uma nebulosa planetária.
Por causa de sua forma tão particular este objeto, que tem o comprimento de apenas uma fração de ano-luz, recebeu o nome de
"Hamburger do Gomez".
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copyright: Hubble Heritage Team (AURA/ STScI/ NASA)
Qual foi a estrela responsável pela criação desta belíssima nebulosa planetária? Claro que a estrela bem brilhante que está no seu
centro, não é verdade? Errado! A estrela residual, o centro da estrela gigante vermelha, deixado para trás quando ela expeliu sua
atmosfera, é a estrela fraca que aparece logo acima da outra, no centro da nebulosa planetária NGC 3132.
Esta nuvem de gás brilhante foi produzida por uma estrela semelhante ao nosso Sol que evoluiu para o ramo das gigantes e ejetou sua
atmosfera no espaço.
Copyright © DAED | Observatório Nacional
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