Question

Porque é que quando uma estrela de tamanho como o Sol incha quando seu hidrogénio acaba?

Answer 1

 São candidatas a gigantes vermelhas as estrelas de massa entre 0,3 e 8 massas solares.

Normalmente a pressão de radiação, que tenderia a fazer a estrela expandir-se, é equilibrada pela pressão gravitacional criada pela massa envolvente, que tende a fazer a estrela contrair-se. É o chamado equilíbrio hidrostático estelar , que caracteriza as estrelas na fase estável das suas vidas.. Este equilóbrio rompe-se quando, por qualquer razão, uma das pressões "ganha à outra".

Quando  o "stock"  de hidrogénio no núcleo estelar acaba, as reacções de conversão de hidrogénio em hélio passam a ter lugar em camadas mais afastadas do núcleo. Então a  expansão da estrela, decorrrente da pressão de radiação não é equilibrada pela gravidade (como sucedia quando a fusão ocorria no núcleo). E deixa de ser equilibrado porque num dado ponto P do interior de uma estrela de raio R, à distância r do seu centro (r < R, obviamente), a pressão dirigida para o centro é criada pelas camadas acima desse  ponto P.

Deste modo, perante menor solicitação gravítica, porque estamos num ponto afastado do núcleo estelar, a pressãp gravítica, por ser menor é incapaz de equilibrar a pressão de radiação . COmo consequância deste desequilíbrio,  "ganha" a pressão de radiação e a estrela expande-se. A expansão consome energia e baixa a pressão, levando ao arrefecimento superficial da estrela

Em consequência a estrela  ao expandir-se arrefece, na fase de gigante vermelha, passando a ser vermelha devido à menor temperatura superficial. Pode atingir cerca de 400 vezes o seu diâmetro original.

Enquanto que a atmosfera da estrela se  expande e parte dessa atmosfera se vai escapando para o espaço,, o núcleo encolhe devido à gravidade, que (no núcleo estelar) "ganha" temporariamente à pressão de radiação,,pois enquanto não há no núcleo condições adequadas de temperatura (para iniciar as recções termonucleares seguintes) pela fusão de novos núcleos atómicos, a produção de energia no núcleo da estrela baixa. Porém, o aumento de pressão gerado nesta contracção aumenta a temperatura a tal ponto que (a 100 MK) novas reacções  termonucleares podem começar, com a fusão do hélio originando berílio e carbono..

Nota 1 MK (um megakelvin) = 1 000 000 K