Aula 180 — O Diagrama H-R (Evolução e classificação espectral das estrelas)

O professor pergunta: "estrelas têm cores diferentes — algumas azuladas, outras avermelhadas. O que essa cor revela sobre a estrela?" Ouvir hipóteses.

Perguntar: será que dá pra organizar todas as estrelas conhecidas, com temperaturas e luminosidades tão diferentes, num único gráfico que revele padrões sobre suas vidas? Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que a posição de uma estrela num gráfico desse tipo seria fixa para sempre — na verdade, a estrela se DESLOCA no diagrama ao longo de sua evolução, especialmente ao sair da sequência principal quando esgota o hidrogênio do núcleo.

Apresentação dos slides 2 a 9: o Diagrama de Hertzsprung-Russell (H-R) organiza estrelas num gráfico de luminosidade (ou magnitude absoluta, Aula 179; eixo vertical) contra temperatura superficial (eixo horizontal, decrescente da esquerda para a direita, na convenção histórica). A temperatura superficial se relaciona à cor da estrela (Módulo 11, Aula 163: mais quente, mais azulada; mais fria, mais avermelhada) e é organizada na classificação espectral O, B, A, F, G, K, M (da mais quente para a mais fria — o Sol é do tipo G). A maioria das estrelas, incluindo o Sol, se concentra numa faixa diagonal chamada sequência principal, onde permanecem estáveis durante a maior parte de suas vidas fundindo hidrogênio em hélio no núcleo (Módulo 12). Fora da sequência principal aparecem outras fases evolutivas: gigantes e supergigantes (canto superior direito: muito luminosas, porém relativamente frias — raio enorme) e anãs brancas (canto inferior esquerdo: quentes, porém pouco luminosas — raio muito pequeno). A posição de uma estrela no diagrama muda ao longo de sua vida: ela nasce e passa a maior parte do tempo na sequência principal, mas se desloca para a região de gigante/supergigante ao esgotar o hidrogênio do núcleo — isso resolve o obstáculo do Momento 2, e antecipa o que será estudado nas próximas duas aulas.

Resolução guiada: localizar coletivamente o Sol no diagrama H-R (tipo espectral G, sequência principal, luminosidade e temperatura intermediárias). Em duplas: comparar, no diagrama, a posição de uma gigante vermelha (fria, porém extremamente luminosa) com a de uma anã branca (quente, porém pouco luminosa), discutindo por que estrelas tão diferentes em temperatura podem ter luminosidades semelhantes (relacionando à diferença de tamanho/raio entre elas).

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).

Retomar a pergunta do Momento 1: a cor de uma estrela revela sua temperatura superficial, e o Diagrama H-R organiza temperatura e luminosidade de todas as estrelas num único gráfico, revelando que a maioria (incluindo o Sol) está na sequência principal, com gigantes e anãs brancas representando outras fases da vida estelar.