Tipos de estrelas, buracos negros e galáxias
Quase tudo aqui responde a uma única pergunta: que massa tinha a estrela quando se formou? A massa decide a que temperatura ela queima, quanto tempo vive e o que deixa para trás — uma brasa que esfria, uma bola de nêutrons do tamanho de uma cidade ou um buraco no espaço-tempo. Trinta e quatro objetos, da nuvem fria de que uma estrela se condensa até a maior estrutura do universo, todos em 3D interativo real.
Os buracos negros daqui não são ilustrações. As trajetórias da luz são integradas passo a passo pelo espaço-tempo curvo, de modo que a sombra, o anel de fótons, o disco dobrado por cima e os anéis de Einstein no fundo estrelado emergem da física, e não de uma textura. O mesmo integrador, trocando a métrica ou o horizonte, desenha o buraco em rotação, o par em fusão e o buraco de minhoca.
Gás frio, nuvens escuras e os discos que se formam ao redor de estrelas jovens. Tudo o que vem adiante nesta página começa aqui, inclusive os átomos de que você é feito.
Nuvem molecular
A coisa mais fria e escura da galáxia — e a origem de todas as estrelas.
Nebulosa de emissão
Uma nuvem molecular com as luzes acesas, destruída pelos próprios filhos.
Disco protoplanetário
Um sistema solar flagrado montando a si mesmo.
Bolas de plasma mantidas juntas pela gravidade e sustentadas pela fusão. Toda a sua história é fixada por um número no nascimento: a massa.
Estrela da sequência principal
Uma estrela no longo e estável meio da vida. O Sol é uma delas.
Anã vermelha
A estrela mais comum da galáxia, e a última que ainda estará acesa.
Gigante vermelha
Uma estrela moribunda, inchada a centenas de vezes seu tamanho anterior.
Supergigante azul
Brilha um milhão de vezes mais que o Sol e morre em alguns milhões de anos.
Estrela Wolf-Rayet
Uma estrela tão quente que está soprando a própria atmosfera para o espaço.
Anã marrom
Pesada demais para ser um planeta, leve demais para um dia ser uma estrela.
O que sobra quando o combustível acaba — matéria esmagada até que a mecânica quântica seja a única coisa a sustentá-la.
Nebulosa planetária
As camadas externas de uma estrela moribunda, iluminadas por dentro pelo núcleo que ela deixou.
Anã branca
O Sol comprimido ao tamanho da Terra, esfriando por toda a eternidade.
Anã negra
O fim de uma anã branca. O universo é jovem demais para que exista uma.
Estrela de nêutrons
Um objeto do tamanho de uma cidade com mais massa que o Sol.
Pulsar
Um farol girando até 700 vezes por segundo.
Magnetar
Os ímãs mais fortes do universo, por um fator de um trilhão.
Estrela de quarks
Uma estrela onde até os nêutrons foram esmagados em suas partes.
Remanescente de supernova
Os destroços de uma estrela morta, ainda se expandindo a milhares de km/s.
Acima de certa massa, nenhuma força conhecida detém o colapso. O que resta é geometria pura: uma superfície de mão única no espaço-tempo.
Buraco negro estelar
Uma estrela pesada o bastante para que nada pudesse deter a queda.
Buraco negro de massa intermediária
A classe que faltou no censo por cinquenta anos.
Buraco negro supermassivo
Há um no coração de quase toda galáxia, inclusive a nossa.
Buraco negro em rotação
Todo buraco negro real é este. O giro arrasta o espaço-tempo junto.
Buraco negro binário
Duas sombras, cada uma fazendo lente sobre a outra, espiralando rumo à fusão.
Quasar
Um buraco negro se alimentando e ofuscando todas as estrelas de sua galáxia juntas.
Blazar
Um quasar que por acaso aponta seu jato bem para nós.
Buraco negro primordial
Nascido no primeiro segundo do universo, e talvez ainda por aqui.
Soluções da relatividade geral que não exigem a morte de nenhuma estrela. Duas delas nunca foram observadas e uma provavelmente não pode existir — e é exatamente por isso que vale a pena poder olhá-las.
Buraco de minhoca
Não é um buraco. É uma janela — com outro universo do outro lado.
Buraco branco
As mesmas equações ao contrário: nada pode entrar, e ele nunca para de jorrar.
Estrela de bósons
Massa sem matéria, gravidade sem superfície e nenhuma sombra.
Afaste-se o suficiente e as estrelas individuais deixam de importar. O que resta é como estão dispostas — em discos, em esferas, em aglomerados e, por fim, no maior padrão que existe.
Galáxia espiral
Braços que sobrevivem porque são um engarrafamento, não uma estrutura.
Galáxia espiral barrada
A Via Láctea. Uma barra reta de estrelas alimentando o centro.
Galáxia elíptica
As maiores galáxias que existem, e nelas nada nasce há bilhões de anos.
Galáxia irregular
Sem disco, sem bojo, sem plano — e formando estrelas mais rápido que qualquer coisa do seu tamanho.
Aglomerado globular
Um milhão de estrelas numa esfera, mais velhas que a galáxia que orbitam.
Teia cósmica
Todas as galáxias do universo enfileiradas em filamentos em torno de enormes vazios.
Um único número decide tudo
Ciclo de vida de uma estrelaUma estrela não escolhe o próprio fim. A massa que ela tem ao terminar de colapsar a partir de uma nuvem de gás fixa a que temperatura queima, quanto dura e qual destes cinco caminhos seguirá até o fim. Todo o resto — cor, tamanho, luminosidade, o que deixa para trás — decorre desse único número.
| Objeto | Massa | Raio | Temperatura | Vida |
|---|---|---|---|---|
| Nuvem molecular | 10^3 - 10^7 M(sol) | 15 - 600 anos-luz | 10 - 20 K | ~10 - 30 Ma |
| Nebulosa de emissão | 10^2 - 10^5 M(sol) | 1 - 100 anos-luz | ~10 000 K | ~1 - 5 Ma |
| Disco protoplanetário | 0,001 - 0,1 M(sol) | 10 - 1 000 UA | 20 - 1 500 K | ~1 - 10 Ma |
| Estrela da sequência principal | 0,08 - 150 M(sol) | 0,1 - 15 R(sol) | 2 400 - 50 000 K | 10 Ma - 10 Ta |
| Anã vermelha | 0,08 - 0,45 M(sol) | 0,1 - 0,6 R(sol) | 2 300 - 3 900 K | até 10 trilhões de a |
| Gigante vermelha | 0,3 - 8 M(sol) | 10 - 1 000 R(sol) | 3 000 - 5 000 K | ~1 bilhão de a nessa fase |
| Supergigante azul | 10 - 100 M(sol) | 20 - 200 R(sol) | 10 000 - 50 000 K | 3 - 30 milhões de a |
| Estrela Wolf-Rayet | 10 - 25 M(sol) hoje | 1 - 25 R(sol) | 30 000 - 210 000 K | algumas centenas de milhares de a |
| Anã marrom | 13 - 80 M(Júpiter) | ~1 R(Júpiter) | 250 - 2 500 K | esfria sem fim |
| Nebulosa planetária | casca de 0,1 - 1 M(sol) | 0,1 - 3 anos-luz | Núcleo 30 000 - 200 000 K | ~20 000 a |
| Anã branca | 0,17 - 1,4 M(sol) | ~1 R(Terra) | 4 000 - 150 000 K | esfria por 10^15 a |
| Anã negra | 0,17 - 1,4 M(sol) | ~1 R(Terra) | Frio do fundo cósmico | Praticamente eterna |
| Estrela de nêutrons | 1,1 - 2,3 M(sol) | ~11 km | ~600 000 K na superfície | esfria por bilhões de a |
| Pulsar | ~1,4 M(sol) | ~11 km | Feixes de rádio a gama | desacelera ao longo de Ma |
| Magnetar | ~1,4 M(sol) | ~11 km | Campo 10^14 - 10^15 gauss | ativo ~10 000 a |
| Estrela de quarks | 1,5 - 2,5 M(sol) | ~8 - 11 km | 10^6 - 10^11 K | Indefinida |
| Remanescente de supernova | 1 - 20 M(sol) ejetadas | cresce até 100+ al | Choque 10^6 - 10^7 K | ~100 000 a |
| Buraco negro estelar | 3 - 150 M(sol) | horizonte de 9 - 450 km | Disco 10^7 K | 10^67 a para evaporar |
| Buraco negro em rotação | Qualquer | O horizonte encolhe com o giro | Disco até 10^7 K | O giro decai ao longo de Ga |
| Buraco negro binário | 2 x (5 - 100) M(sol) | A separação tende a zero | Disco até 10^6 K | Ma a Ga, depois segundos |
| Buraco negro de massa intermediária | 100 - 100 000 M(sol) | 300 km - 300 000 km | Disco 10^6 K | bilhões de a |
| Buraco negro supermassivo | 10^5 - 10^10 M(sol) | horizonte até 1 300 UA | Disco 10^5 - 10^6 K | 10^100 a para evaporar |
| Quasar | 10^8 - 10^10 M(sol) | disco ~ dias-luz | Disco até 10^5 K | ~10 - 100 Ma ativo |
| Blazar | 10^8 - 10^10 M(sol) | Jato até Mpc | Dominado por raios gama | Varia em horas |
| Buraco negro primordial | 10^-8 - 10^5 M(sol) | do átomo ao quilômetro | Brilho de Hawking | definida pela massa |
| Buraco de minhoca | Negativa (exótica) | Raio da garganta, parâmetro livre | Nenhuma | Instável sem matéria exótica |
| Buraco branco | Qualquer | Igual à de um buraco negro | Emissão de superfície, sem limite | Violentamente instável |
| Estrela de bósons | Definida pela massa da partícula | Compacta, sem superfície | Nenhuma | Estável abaixo da massa crítica |
| Aglomerado globular | 10^4 - 10^6 M(sol) | 30 - 300 anos-luz | Estrelas 3 000 - 8 000 K | > 12 Ga |
| Galáxia irregular | 10^8 - 10^10 M(sol) | 3 000 - 30 000 al | Estrelas 3 000 - 40 000 K | > 10 Ga |
| Galáxia espiral | 10^10 - 10^12 M(sol) | 15 000 - 150 000 al | Estrelas 3 000 - 40 000 K | > 10 Ga |
| Galáxia espiral barrada | 10^10 - 10^12 M(sol) | 15 000 - 150 000 al | Estrelas 3 000 - 40 000 K | > 10 Ga |
| Galáxia elíptica | 10^8 - 10^13 M(sol) | 3 000 - 700 000 al | Estrelas 3 000 - 6 000 K | > 10 Ga |
| Teia cósmica | ~10^53 kg observável | Filamentos 10^8 al | Vazios perto de 0 K | A idade do universo |
Quais são os diferentes tipos de estrelas?
As estrelas são classificadas por temperatura na sequência espectral O, B, A, F, G, K e M, e por tamanho em anãs, gigantes e supergigantes. Na prática, as famílias úteis são as anãs vermelhas, as estrelas de sequência principal como o Sol, as gigantes vermelhas, as supergigantes azuis e as anãs marrons subestelares, que nunca chegam a acender.
Quais são os diferentes tipos de buracos negros?
Quatro classes são reconhecidas por massa: buracos negros de massa estelar, de 3 a 150 massas solares, formados pelo colapso de uma estrela; de massa intermediária, de 100 a 100 000 massas solares; supermassivos, de 100 000 a dezenas de bilhões, nos centros galácticos; e os hipotéticos primordiais, formados no primeiro segundo após o Big Bang.
Qual é a diferença entre uma estrela de nêutrons e um buraco negro?
Ambos são núcleos estelares colapsados, mas uma estrela de nêutrons ainda tem superfície — a pressão de degenerescência dos nêutrons e a força forte a sustentam com cerca de 22 km de diâmetro. Acima de aproximadamente 2,3 massas solares nada resiste à gravidade: o colapso continua além do horizonte de eventos e forma-se um buraco negro.
O que acontece com uma estrela quando ela morre?
Depende da massa. Estrelas de até cerca de 8 massas solares incham como gigantes vermelhas, expelem as camadas externas e deixam uma anã branca. As mais pesadas explodem como supernovas e deixam uma estrela de nêutrons, ou um buraco negro se o núcleo em colapso ultrapassar cerca de 2,3 massas solares.
Estes modelos 3D são fisicamente exatos?
Eles são construídos a partir da física, não de uma ilustração. As cenas de buracos negros integram as trajetórias da luz pelo espaço-tempo de Schwarzschild, de modo que a sombra, o anel de fótons, o disco de acreção distorcido, o efeito Doppler e os anéis de Einstein são calculados, não desenhados. As estrelas usam cor determinada pela temperatura, escurecimento de bordo e granulação convectiva. Os tamanhos são enquadrados para legibilidade, não em escala.