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Gigantes vermelhos e anãs brancas são os dois estágios do ciclo de vida das estrelas que variam de metade do tamanho do sol da Terra a 10 vezes maior. Gigantes vermelhos e anãs brancas ocorrem no final da vida das estrelas, e são relativamente mansos em comparação com o que algumas estrelas maiores fazem quando morrem.
Etapas anteriores
Antes que uma estrela possa se tornar um gigante vermelho ou uma anã branca, ela deve queimar a maior parte do hidrogênio que está em seu núcleo. O hidrogênio é usado durante a fusão nuclear, que é o processo de criação de um átomo de hélio a partir de quatro átomos de hidrogênio. Quanto maior a estrela, mais rápida ela queima através de seu suprimento de hidrogênio; o sol deve durar cerca de 10 bilhões de anos (já com 5 bilhões de anos) em seu hidrogênio.
Gigante vermelho
Um gigante vermelho ocorre quando uma estrela queima seu suprimento de hidrogênio e agora combina o hélio em seu núcleo para produzir átomos maiores, como carbono e oxigênio. À medida que a estrela funde o hélio, a concha externa se expande e esfria bastante (enquanto, simultaneamente, o núcleo interno está ficando menor e mais denso); essa expansão é o que dá nome ao gigante vermelho à medida que a estrela aumenta muito de tamanho, enquanto o material de resfriamento emite um tom vermelho distinto. Eventualmente, esse material externo escapará da atração gravitacional da estrela e se dissipará em nebulosas, onde o material será eventualmente usado para formar novas estrelas.
Anã branca
A fase da anã branca ocorre depois que a concha externa vermelha se dissipou, deixando apenas um pequeno remanescente da estrela anterior. Além disso, a estrela acaba ficando sem hélio para se fundir; no entanto, a massa da antiga estrela não produz gravidade suficiente para continuar fundindo carbono e oxigênio em elementos mais pesados, portanto, o núcleo de uma anã branca é inerte. No entanto, a anã branca ainda está extremamente quente, daí o fato de apresentar uma cor branca brilhante.
Outras estrelas
Estrelas com mais de 10 massas solares passam pela fase gigante vermelha; no entanto, eles têm gravidade suficiente para continuar fundindo oxigênio e carbono em elementos maiores e, assim, pulam a fase anã branca da evolução estelar. Quando uma estrela começa a produzir ferro em seu núcleo, é provável que ocorra uma supernova, que é efetivamente uma explosão interestelar na qual o núcleo ejeta seu material em ondas. Os remanescentes de uma supernova podem formar um buraco negro, um ponto tão densamente gravitacional que nada pode escapar dela.