Evolução Estelar com o MESA

Compreender a física das estrelas é fundamental em qualquer área da astronomia. Galáxias são compostas por estrelas, planetas se formam e (normalmente) orbitam ao redor de uma estrela, estrelas enriquecem o meio estelar e assim por diante. Independente da área de estudo de um astrônomo, um bom entendimento de astrofísica estelar é necessário.

Isso pode parecer uma tarefa simples – estrelas são só pontinhos, não? Embora pareça assim a distância, estrelas são essencialmente laboratórios de física gigantes em que podemos estudar diversos tópicos como termodinâmica, mecânica quântica, relatividade geral, física nuclear e eletromagnetismo. Há diversos processos que garantem o equilíbrio hidrostático e térmico das estrelas, e é preciso levar em conta todos esses diferentes processos para entender como estrelas se formam e evoluem e, por sua vez, como isso impacta planetas, galáxias e de forma geral o ambiente ao redor das estrelas.

O fato de que estrelas têm diferentes estados de equilíbrio tornou-se evidente quando os astrônomos Ejnar Hertzsprung e Henry Norris Russell independentemente graficaram a luminosidade em função da temperatura (ou cor) para um grande grupo de estrelas. Esse diagrama, atualmente conhecido como HR, revelou que estrelas não se distribuem igualmente em termos de luminosidade e temperatura, mas se concentram em algumas regiões (veja a Figura 1) que correspondem a diferentes estados de equilíbrio. Estrelas começam sua vida na sequência principal, onde a pressão gerada pela queima de hidrogênio é a fonte de equilíbrio contra o colapso gravitacional. Quando o hidrogênio se esgota, a condição de equilíbrio é violada e a estrela torna-se uma gigante devido à liberação de energia pelo núcleo em contração. O que acontece em seguida depende fortemente da massa inicial da estrela, mas em mais de 95% dos casos o estágio final é uma anã branca em equilíbrio graças à pressão de degenerescência dos elétrons.

diagramaHR
Figura 1: o diagrama HR, que mostra luminosidade em função da temperatura, com algumas estrelas conhecidas indicadas. Esse diagrama evidenciou a existência de regiões de equilíbrio. Fonte: http://astro.if.ufrgs.br/

Modelar esse processo evolutivo não é uma tarefa simples, mas, sendo evolução estelar um ingrediente essencial na astronomia, astrônomos (e programadores) investiram bastante tempo para desenvolver um programa que torna essa tarefa pelo menos um pouco mais fácil. Assim surgiu o Modules for Experiments in Stellar Astrophysics, ou MESA, um código de livre-acesso que permite simular evolução estelar levando em conta os complicados processos físicos que afetam a vida das estrelas. A grande amplitude de aplicações do MESA nos permite simular desde a evolução de planetas com massa semelhante a de Júpiter, até a evolução de estrelas com duzentas vezes a massa do Sol, que atingem o ponto de explosão como supernova.

O astroponto de hoje divulga um tutorial em português, que foi desenvolvido pelo astrofísico Leonardo Taynô, para instalar e realizar os primeiros testes com o MESA. O tutorial é composto por um vídeo, disponível no YouTube: https://youtu.be/Q9zqRdcbbkY, e um google-doc com instruções detalhadas em português.

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