Estrutura e Evolução das Estrelas

Question 1

A relação da massa-luminosidade é válida para que tipo de estrelas?

Answer 1

Estrelas da sequência principal.

Question 2

Como é que se caracteriza o tempo de vida da sequência principal?

Answer 2

É o tempo total que uma dada estrela passa a realizar fusão de hidrogénio em hélio no seu núcleo - a estrela faz parte da sequência principal quando se encontra em equilíbrio estático.

Question 3

O que acontece como consequência da transformação de quatro hidrogénios num núcleo de hélio?

Answer 3

O número de partículas diminui, o núcleo contrai e a temperatura diminui.

Question 4

Enuncia a fórmula que relaciona o tempo e a massa, e descreve a consequência.

Answer 4

t/t_sun=(m/m_sun)^-2.5

As estrelas de maior massa duram menos tempo.

Question 5

O que são anãs vermelhas?

Answer 5

Estrelas de massa inferior a 0.4M_sun, cuja temperatura de superfície é muito baixa e o tamanho é muito pequeno.

Question 6

O que se prevê que aconteça quando as anãs vermelhas morrem?

Answer 6

Prevê-se que se transformem em hélio puro porque têm capacidade para fundir o hélio todo.

Question 7

Enuncia a relação entre a massa da estrela e o tempo que passa na sequência principal.

Answer 7

Quanto mais massiva for a estrela, mais rapidamente irá passar pelas fases de vida na sequência principal.

Question 8

Quando é que as estrelas passam e deixam de estar na sequência principal, respetivamente?

Answer 8

Quando começam e acabam, respetivamente, o núcleo de hidrogénio.

Question 9

Descreve a formação de uma gigante vermelha.

Answer 9

Quando há esgotamento do combustível, o núcleo contrai e aquece. Inicia-se a combustão de hidrogénio numa camada em volta do núcleo. Dado que há excesso de energia, as camadas expandem-se e há arrefecimento, formando-se uma gigante vermelha.

Question 10

Verdadeiro ou Falso: após a formação de uma gigante vermelha numa estrela de pequena massa, as camadas exteriores não expandem mais.

Answer 10

Falso - ocorre fusão das camadas de hélio, o núcleo arrefece e expande um pouco, e a luminosidade baixa.

Question 11

Porque é que há um limite inferior de massa que uma estrela pode ter para pertencer à sequência principal?

Answer 11

Porque abaixo deste limite a massa não tem capacidade de suster a fusão de hidrogénio no seu núcleo - a força gravitacional é insuficiente para gerar a temperatura necessária.

Question 12

A contração do núcleo na ausência de pressão devido a reações termonucleares é parada pelo quê?

Answer 12

Pela pressão dos eletrões degenerados.

Question 13

A que se deve a fusão da camada de hélio?

Answer 13

Ao novo aquecimento do núcleo.

Question 14

O que acontece a estrelas de pequena massa quando morrem?

Answer 14

As camadas externas são ejetadas para o espaço, originando uma nebulosa planetária, e sobra um núcleo de oxigénio e carbono, designado anã branca.

Question 15

Qual é a relação entre a massa e o raio da anã branca?

Answer 15

Quanto maior for a massa, menor é o raio.

Question 16

O que é o limite de Chandrasekhar?

Answer 16

É o limite máximo de massa que uma anã branca pode ter (~1.4M_sun)

Question 17

O que acontece a uma anã branca quando o limite de Chandrasekhar é ultrapassado?

Answer 17

Explode numa supernova de Ia.

Question 18

Verdadeiro ou Falso: a anã branca tem formas de energia disponível.

Answer 18

Falso - arrefece até à eternidade.

Question 19

Porque é que os eletrões se encontram numa forma “degenerada”?

Answer 19

Devido às pressões e densidades elevadas - é esta pressão que equilibra a gravidade e evita o colapso da estrela.

Question 20

Quais são os requisitos para ultrapassar a repulsão natural dos núcleos envolvidos nos elementos mais pesados?

Answer 20

Velocidades e temperaturas mais altas (por isso é que apenas estrelas de maior massa suportam a fusão de elementos mais pesados).

Question 21

O que é a captura dos neutrões?

Answer 21

Devido à carga neutra, os neutrões podem colidir e combinar-se num só facilmente, sendo absorvidos pelo núcleo.

Question 22

Quando é que se forma uma estrela supergigante?

Answer 22

Quando há muitas reações termonucleares a ocorrer em simultâneo, havendo energia a ser solta com tanta rapidez que a expansão das camadas exteriores é muito grande.

Question 23

Enuncia a ordem dos elementos fundidos no núcleo de uma estrela muito pesada, do mais leve até ao mais pesado.

Answer 23

Hidrogénio - Hélio - Carbono - Néon - Oxigénio - Silicone - Ferro.

Question 24

Porque é que um elemento mais pesado não é fundido a partir do ferro?

Answer 24

Porque para fundir o hélio é necessária a absorção de energia, invés de libertação.

Question 25

Qual é a relação entre o “peso” do elemento e tanto o tempo de fusão como a quantidade de energia libertada na reação?

Answer 25

Quanto mais pesado for o elemento, mais rápida é a sua fusão e menor é a quantidade de energia libertada.

Question 26

O que acontece quando o núcleo de ferro colapsa?

Answer 26

Muitos núcleos dissociam-se, os protões reagem com os eletrões formando neutrões. Alguns dos neutrões são capturados pelos núcleos pesados, formando-se então núcleos mais pesados que o ferro.

Question 27

O que é uma supernova?

Answer 27

É uma explosão estelar muito luminosa.

Question 28

O que é uma nova?

Answer 28

É a aparência repentina de uma estrela aparentemente “nova” e brilhante, que fica progressivamente menos luminosa ao fim de várias semanas ou até meses.

Question 29

O que é uma estrela de neutrões?

Answer 29

Uma esfera muito densa, composta por neutrões formados a pressões muito altas, por colisões de protões e eletrões.

Question 30

Descreve duas características da estrela de neutrões.

Answer 30

• > Campo magnético muito intenso, resultante do colapso do campo magnético inicial até uma superfície muito pequena
• > Rotação muito rápida, o período pode chegar aos mili-segundos

Question 31

A junção da rotação e do campo magnético da estrela de neutrões tem o quê como consequência?

Answer 31

Emissão de pulsos de energia.

Question 32

Verdadeiro ou Falso: o eixo de rotação de uma estrela de neutrões coincide com o eixo magnético.

Answer 32

Falso - está provavelmente inclinado, dado que só vemos os pulsares quando o eixo magnético aponta para a Terra.

Question 33

A diminuição do período dos pulsares indica que…

Answer 33

Qualquer pequena desaceleração provoca perdas gigantes de energia.

Question 34

O que é um buraco negro?

Answer 34

Uma estrela colapsada com um campo gravitacional tão forte que nada lhe escapa, com velocidade de escape superior à velocidade da luz no vácuo.

Question 35

Verdadeiro ou Falso: o buraco negro é fonte de raios-X.

Answer 35

Falso - a matéria proveniente do disco de acreção em redor do buraco negro aquece bastante (por fricção) ao cair no buraco negro e emite os raios-X que vemos.

Question 36

O que é o raio de Schwartzschild?

Answer 36

É o raio onde a velocidade de escape é igual à velocidade da luz no vácuo; após esse limite, nada escapa ao buraco negro.

Question 37

O que é o “event horizon”?

Answer 37

É uma espécie de “superfície” do buraco negro, após o qual não conseguimos ver qualquer evento dado que a velocidade de escape é superior à velocidade da luz no vácuo.

Question 38

Descreve binárias separadas (4 pontos).

Answer 38

Não há transferência de massa, o lóbulo de Roche não é ocupado em nenhuma das estrelas. A influência de uma estrela sobre a outra não é significativa, e a maioria dos binários pertencem a este tipo.

Question 39

Descreve binárias semi-separadas (3 pontos).

Answer 39

Apenas uma das componentes preenche o lóbulo de Roche, gás é transferido de um lado para o outro através do ponto lagrangeano. Muitas vezes forma-se um disco de acreção em torno da estrela mais pequena.

Question 40

Descreve binárias de contacto (2 pontos).

Answer 40

Ambas as componentes preenchem o lóbulo de Roche. Massa pode escapar de ambas as estrelas para a outra.

Question 41

Descreve binárias de sobre-contacto (1 ponto).

Answer 41

O lóbulo de Roche é sobre-preenchido em ambos os casos, partilhando a atmosfera exterior.

Question 42

Porque é que a probabilidade de vermos explosões de raios-gamma é igual para qualquer ponto no céu?

Answer 42

Porque a sua origem é extra-galáctica; outrora, seriam vistas maioritariamente no plano da Via Láctea.

Question 43

Enuncia os dois tipos de explosões de raios gamma.

Answer 43

De longa e curta duração.

Question 44

Qual é a duração média de explosões de raios gamma de curta duração?

Answer 44

0.3 segundos.

Question 45

Qual é o intervalo de duração de explosões de raios gamma de longa duração?

Answer 45

Entre 2 a 1000 segundos.

Question 46

Qual é a origem de explosões de raios gamma de curta duração?

Answer 46

Fusão de duas estrelas de neutrões, ou de uma estrela de neutrões com um buraco negro. Observa-se emissão de raio-X de seguida, correspondente aos fragmentos da colisão serem consumidos.

Question 47

Qual é a origem de explosões de raios gamma de longa duração?

Answer 47

Hipernovas, resultantes de estrelas muito massivas (~>30M_sun). A matéria fora do núcleo não tem muito tempo para contrair e forma-se um disco de acreção, sendo ejetado algum material em jatos poderosos e seguidos.