O matemático e astrônomo/astrólogo alemão Johannes Kepler (1571 - 1630) teve o privilégio de observar no ano de 1604 o aparecimento de uma "nova" estrela no céu. Essa nova estrela brilhou intensamente durante algum tempo e desapareceu completamente em um pouco mais de um ano. Era o que os astrônomos chamam de uma "supernova", uma estrela que apresenta um repentino aumento em seu brilho por alguns meses e que depois vai lentamente desaparecendo. Durante o período de brilho máximo, uma supernova pode ter luminosidade tão intensa quanto uma galáxia inteira. Esse é um fenômeno muito raro, mas, curiosamente, no ano de 1572 uma outra supernova havia surgido no céu e foi registrada pelo astrônomo observacional Tycho Brahe (1546 - 1601). Esses eventos ajudaram a derrubar de vez a tese aristotélica dos céus imutáveis que ainda persistiam no início da Idade Moderna.
Uma estrela como o Sol não deve se tornar uma supernova. Falta uma coisa básica: massa. O Sol, por mais surpreendente que pareça, é "apenas" uma estrela "anã" amarela. Somente estrelas com massa muito maior que o Sol ou que possuem companheiras massivas é que podem vir a se tornarem supernovas. Isso nos leva a uma pergunta: qual o tamanho (massa) máximo que uma estrela pode ter? Em um artigo anterior ("O tamanho das estrelas" - 28/janeiro/2019) escrevemos sobre estrelas de baixa massa, as anãs vermelhas. Neste artigo nosso foco estará em estrelas de grande massa e como elas se tornam supernovas.
Estrelas de grande massa são raras, embora várias delas sejam visíveis no céu noturno: Antares (constelação de escorpião), Aldebaran (constelação de Touro), Rígel, Betelgeuse e Bellatrix (constelação de Órion), Beta Centauri, para citar apenas algumas das mais famosas e fáceis de identificar. Uma estrela de grande massa pode ter uma dezena a centenas de vezes a massa do Sol. Os astrônomos acreditam que um valor próximo a 150 vezes a massa do Sol seja o limite máximo que uma estrela pode alcançar. A estrela Eta Carinae A e a Estrela da Pistola (uma hipergigante azul) estão bem perto desse limite.
Uma estrela de grande massa tende a evoluir muito mais rapidamente, em termos astronômicos, que uma estrela de anã. Em poucas dezenas de milhões anos depois que começar a brilhar ela esgota seu principal combustível (Hidrogênio) e passa a consumir Hélio e outros elementos em grandes quantidades em seu núcleo, formando como resultado elementos químicos de maior número atômico e liberando uma imensa quantidade de energia na forma de luz e calor, muito mais do que o Sol é capaz de gerar.
Como resultado desse consumo rápido do combustível, a estrela de grande massa tem uma vida relativamente curta. Em poucos milhões de anos ela se torna uma gigante ou supergigante vermelha com um núcleo quente e denso sintetizando elementos pesados e um enorme volume de plasma bem mais "frio" envolta desse núcleo. Com o fim do combustível nuclear, a pressão gravitacional faz com que as camadas externas "desabem" sobre o núcleo gerando uma gigantesca explosão - uma supernova. Nessa explosão, a estrela é praticamente destruída, com suas camadas externas sendo ejetadas para o espaço a grandes velocidades. Esse material ejetado é rico em elementos químicos, como o carbono, oxigênio e ferro. Daí vem a expressão que somos "poeira das estrelas" popularizada pelo astrônomo Carl Sagan. Os átomos que compõem nosso corpo foram forjados nessas explosões titânicas. O que sobra da outrora imensa estrela é um núcleo extremamente denso e muito pequeno, uma estrela de nêutrons ou, algo ainda mais extraordinário: um buraco negro.
Francisco José Alves de Aquino
Professor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará - IFCE, Campus Fortaleza. Professor dos programas de pós-graduação PPGET e ProfEPT. Doutor em Engenharia Elétrica e um entusiasta da Astronomia.