Questões BNCC EF09CI17

Em uma atividade de modelagem sobre o interior solar, estudantes analisaram dois resultados previstos para o Sol durante a sequência principal. Quando a temperatura do núcleo aumenta um pouco, a fusão de hidrogênio se intensifica, produzindo mais energia. O aumento da pressão interna tende a expandir levemente as camadas solares, o que reduz a temperatura do núcleo e diminui novamente a taxa de fusão. No caso inverso, uma pequena redução na produção de energia permite maior contração pela gravidade, elevando a temperatura e retomando a produção energética.

Com base no modelo apresentado, explique como a relação entre gravidade, pressão interna e taxa de fusão nuclear atua para manter a luminosidade do Sol relativamente estável durante grande parte de sua vida na sequência principal.

Em uma exposição de ciência, uma simulação apresenta dois caminhos evolutivos. Estrelas com massa inicial entre aproximadamente 0,5 e 8 massas solares, após a fase de gigante vermelha, perdem camadas externas; o núcleo remanescente deixa de realizar fusão e torna-se uma anã branca. Acima desse intervalo, a pressão no núcleo permite sucessivas fusões que podem produzir ferro; quando esse núcleo deixa de sustentar a produção de energia, ocorre colapso. Com massa inicial de uma massa solar, o Sol pertence ao primeiro intervalo. A projeção também indica que sua fase de gigante vermelha alterará intensamente as condições físicas da Terra.

Com base nos dados da simulação, qual explicação justifica que o Sol não seguirá o processo final associado às estrelas de massa muito alta?

Pesquisadores acompanham, em observatórios, estrelas de diferentes massas para atualizar uma instalação de um centro de divulgação científica. Os registros mostram que estrelas muito mais massivas que o Sol gastam seu combustível em menos tempo, tornam-se supergigantes e podem terminar em explosões muito energéticas. Já estrelas com massa próxima à solar permanecem estáveis por longos períodos, mas, quando o hidrogênio de sua região central diminui, suas camadas externas se expandem. Em observações desses astros mais antigos, aparecem nuvens de gás ao redor de um núcleo pequeno, quente e muito denso. Como o Sol tem massa intermediária e já está na fase estável há cerca de 4,6 bilhões de anos, os responsáveis pela instalação precisam selecionar uma previsão para seu futuro e para as condições na Terra.

Avalie, com base nos registros apresentados e na relação entre massa e evolução estelar, a previsão mais adequada para compor a instalação.

— Então a massa decide o fim de uma estrela? — perguntou uma visitante no planetário. A mediadora mostrou uma simulação: Sigma, formada com 1,1 vez a massa solar, permanece longo período estável; ao fim, suas camadas externas se dilatam e são lançadas ao espaço, restando um núcleo muito denso e quente. Tau, nascida com 12 vezes a massa solar, consome seu material mais depressa, torna-se muito maior e termina em uma explosão. A simulação também informa que o Sol tem massa próxima à de Sigma, encontra-se em fase estável e ainda dispõe de bilhões de anos nessa condição. A visitante deve usar os dois casos como modelos para discutir o futuro do sistema solar.

Com base na comparação proposta no texto, identifique a previsão que relaciona corretamente a evolução do Sol às condições futuras da Terra.

Técnicos de um planetário organizam uma sessão sobre o futuro das estrelas. No roteiro, um painel informa que estrelas com massa semelhante à do Sol passam longos períodos liberando energia e, ao consumir o combustível de seu núcleo, aumentam muito de tamanho. Depois, eliminam suas camadas externas e deixam um núcleo muito quente e denso. Já estrelas muito mais massivas podem terminar em explosões intensas, originando outros objetos compactos. O painel também alerta que a expansão de uma estrela aumenta a energia recebida por planetas próximos. Como o Sol tem massa intermediária, uma visitante sugeriu que ele terminará em uma grande explosão, sem alterar antes as condições da Terra.

Com base nas informações do painel, identifique a previsão que corrige a sugestão da visitante sobre o futuro do Sol e da Terra.

Por que um planeta pode deixar de ter oceanos sem que um astro vire, de repente, uma “bola de fogo gigante”? Em um podcast de astronomia, a apresentadora comentou que astrônomos usam “gêmeas solares” (estrelas muito parecidas com o Sol, mas com idades diferentes) para imaginar o futuro do nosso sistema. Ela citou uma estrela com massa praticamente igual à do Sol, porém cerca de 2 bilhões de anos mais velha. Observações indicam que ela brilha aproximadamente 20% mais do que o Sol atual, sem sinais de explosões catastróficas. No mesmo sistema, um planeta rochoso em órbita interna mostra indícios de ter perdido água líquida há muito tempo. A apresentadora lembrou que estrelas mais massivas evoluem mais rápido e podem terminar em supernovas, mas que isso não se aplica ao Sol.

Interprete o texto e identifique a etapa da evolução do Sol que melhor explica um aumento lento de brilho, como o descrito, e o efeito mais provável desse processo sobre a presença de água líquida na Terra.

— Se duas estrelas nascem no mesmo aglomerado, por que o “fim” delas pode ser tão diferente? — perguntou uma visitante ao sair de uma sessão de planetário.

O monitor respondeu que o simulador comparava duas estrelas fictícias formadas com a mesma idade, mas com massas distintas. A “Azul-9” tinha cerca de 9 vezes a massa do Sol e brilhava muito mais; no modelo, consumia seu combustível em poucos milhões de anos e terminava em uma grande explosão, deixando um objeto extremamente compacto, com dezenas de quilômetros de diâmetro.

Já a “Amarela-1”, com massa próxima à do Sol, mantinha a fusão por bilhões de anos e, ao esgotar o combustível do núcleo, aumentava de tamanho e perdia suas camadas externas, restando um núcleo muito quente e denso, do tamanho aproximado da Terra, que apenas esfriava lentamente.

O monitor completou que o Sol tem cerca de 4,6 bilhões de anos e massa tomada como 1 unidade nesse tipo de comparação.

Analise as descrições do simulador e conclua qual transformação é mais compatível com a etapa final prevista para o Sol, considerando sua massa atual.

— Se duas estrelas nasceram na mesma nuvem de gas, por que uma ja parece “inchada” e avermelhada e a outra segue brilhando “normal”? — perguntou um ouvinte em um programa de radio sobre astronomia.

A apresentadora explicou que, em um aglomerado jovem observado por telescopios, os astronimos estimaram idades parecidas para as estrelas, mas massas bem diferentes. Uma delas tem massa proxima a 1 vez a do Sol; outra, cerca de 10 vezes. No mesmo aglomerado, a estrela mais massiva ja exibe sinais de ter deixado a fase de maior estabilidade, enquanto a de massa semelhante a do Sol ainda permanece nessa etapa. O comentario final do programa foi que a massa inicial determina quanto tempo dura cada fase e qual sera o “fim” de cada estrela.

Interprete as informacoes do texto e identifique o desfecho mais esperado para o Sol, considerando a diferenca entre a evolucao de estrelas de baixa e de alta massa.