Disco de acresção em buracos negros

Foto. Uma topologia de campo dipolo magnético, mostrando a densidade do gás em um disco de acresção. O azul escuro indica a baixa densidade de gás, e o vermelho escuro indica a alta densidade de gás. As linhas brancas mostram a estrutura do campo magnético.

por PGAPereira e J WBell

Os pesquisadores da Universidade de Virginia usam recursos TeraGrid para simular os discos de acresção que cercam os buracos negros e os jatos astrofísicos que eles criam.

          Para pegar emprestado de uma descrição bíblica da fé, discos de acresção ainda não foram vistos fotograficamente. Os buracos negros devoram a luz e a matéria, não deixando nada para os telescópios detectar. Porém, o gás em órbita e o plasma que se formam um pouco além da atração de buracos negros irradiam energia na forma de raios-X. "Os buracos negros se tornaram uma entidade astronômica viável quando os raios-X (a partir de objetos como discos de acresção) foram detectados", diz John Hawley, no departamento de supercomputação da Universidade de Virgínia. "Eles nos dão provas, levando as coisas da teoria para a observação.” Discos de acresção ao redor de buracos negros são uns dos fenômenos mais energéticos observados no universo, tais como sistemas binários de certas estrelas, quasares poderosos, e os jatos enormes de gás que emitem ondas de rádio que emergem dos núcleos de algumas galáxias. Sua energia é impressionante, tipicamente mais de 10 vezes o que se poderia obter a partir da mesma matéria passando por fusão nuclear. E as características observadas desses fenômenos podem flutuar descontroladamente e muito rapidamente, os raios-X vistos em buraco negro de sistemas binários de estrelas diminuem sensivelmente em ciclos curtos de milissegundos. Em 1991, Hawley e seus colaboradores usaram recursos patrocinados pela NSF em supercomputação para mostrar que, de outra forma, órbitas suaves de gás em um disco de acresção se tornarão altamente turbulentas na presença dos mesmos campos magnéticos relativamente fracos, que tinham sido ignoradas nas simulações anteriores e teorias.

          Gás em discos de acresção orbita em equilíbrio entre as forças gravitacionais e de rotação. “A turbulência magnética dissipa a velocidade orbital do gás”, rompendo o equilíbrio e fazendo com que o gás seja sugado em espiral para dentro do buraco negro. Essa energia dissipada toma a forma de calor. Como o gás tem estado em órbita em uma velocidade próxima à da luz, pode chegar a milhões de graus centígrados. Tal gás quente produz raios-X, revelando a presença do sistema do buraco negro. A turbulência magnética, por sua vez, representa as flutuações na emissão de raios-X. Esta descoberta da importância crítica de campos magnéticos "revolucionou a nossa compreensão de discos de acresção,” escreveu o astrofísico Blaes Omer na edição de 2004 da Scientific American. "A situação é bastante semelhante à primeira... quando os astrônomos perceberam que a fonte primária de energia das estrelas era as reações de fusões nucleares que ocorrem nos núcleos estelares." Hawley e muitos outros pesquisadores ainda estão chegando a um acordo com esta conclusão transformadora. Os campos magnéticos são cruciais para o comportamento de discos de acresção, mas os pontos menores permanecem em grande parte ocultos. "Estamos no ponto em que temos os ingredientes fundamentais para entender esses discos e compreender os processos em curso", disse Hawley.

          Hoje, Hawley, Kris Beckwith, e Julian Johns Hopkins Krolik e Scott Noble estão investigando jatos astrofísicos, executando simulações em grande escala de disco de acresção magnetizados. Estes jatos são feixes de energia que esporadicamente respondem a partir de discos de acresção e podem disparar centenas, milhares e até milhões de anos-luz de distância dos discos orbitando buracos negros supermassivos nos centros das galáxias. Ao simular o disco completo, campos magnéticos e tudo, enquanto orbita o buraco negro, eles perceberam como esses jatos podem ser criados. As simulações mais recentes têm testado a maneira em que diferentes configurações de campos magnéticos influenciam tanto o disco de acresção em jactos gerais como astrofísicos em particular. Até agora, os mais fortes jatos são produzidos pela configuração do campo "dipolar", que têm pólos magnéticos globais norte e sul. Esta configuração é muito parecida com a da Terra, exceto que aqui os campos estão ao longo do eixo de um buraco negro.

          Estes estudos foram conduzidos em grande parte no San Diego Supercomputer Center DataStar e agora estão sendo mudado para o Abe NCSA e para os supercomputadores do Texas Advanced Computing Center. Publicado na edição de 2008 do Astrophysical Journal, os resultados iniciais mostraram que a mudança da orientação e da geometria do campo magnético de um sistema teve pouco impacto sobre o caráter do disco de acresção em si. Eles, no entanto, mostram que a resistência e longevidade de jatos astrofísicos emanando a partir do disco são muito sensíveis à configuração do campo magnético. Esses tipos de simulações e futuras simulações que ocorrerão em supercomputadores petascale próximos do NCSA Blue Waters, revela o comportamento por trás de flutuações de raios-X e outras características que os astrônomos observam cada vez que olham para o céu. Eles preenchem as lacunas entre a teoria e a observação. "O almejado, em última análise, é um modelo que prevê o que você veria com um telescópio de raios-X", diz Hawley. "São esforços preliminares nesse sentido." 

Estrelas mais luminosas estão acompanhadas

por PGAPereira e ESO

          Um novo estudo utilizando o Observatório Europeu do Sul (ESO) Very Large Telescope (VLT), mostrou que as mais brilhantes estrelas de grande massa, que impulsionam a evolução de galáxias, não vivem sozinhas. Quase três quartos destas estrelas são encontrados terem uma estrela companheira por perto, muito mais do que se pensava anteriormente. Surpreendentemente, a maioria destes pares está também experimentando interações perturbadoras, tais como a transferência de massa a partir de uma estrela para a outra, e cerca de um terço estar ainda esperando finalmente se unirem para formar uma única estrela. O universo é um lugar diverso, e muitas estrelas são bem diferentes do Sol. Uma equipe internacional usou o VLT para estudar o que é conhecido como estrelas do tipo O, que têm altas temperaturas, massas e brilhos. Essas estrelas têm vidas curtas e violentas e desempenham um papel fundamental na evolução das galáxias. Elas também estão ligadas a fenômenos extremos, tais como "estrelas vampiros" - onde uma estrela menor companheira suga importa a superfície de seu vizinho maior - e explosões de raios gama. "As estrelas são gigantes absolutos", disse Hugues Sana da Universidade de Amsterdã, na Holanda. "Elas têm 15 ou mais vezes a massa do nosso Sol e pode ser até um milhão de vezes mais brilhante. As estrelas são tão quentes que brilham com uma luz branco-azulada intensa e têm temperaturas de superfície mais de 30.000 graus Celsius”.

           Os astrônomos estudaram uma amostra de 71 estrelas do tipo O - estrelas individuais e em pares (binárias) em seis próximos aglomerados de estrelas jovens na Via Láctea. A maioria das observações em seu estudo foi obtida utilizando os telescópios do ESO, incluindo o VLT.
Ao analisar a luz proveniente dessas metas em maior detalhe do que antes, a equipe descobriu que 75% de todas as estrelas do tipo O existem dentro de sistemas binários, uma proporção maior do que se pensava, e a primeira determinação precisa deste número. Mais importante, porém, eles descobriram que a proporção desses pares que estão pertos o suficiente para interagir - por meio de fusões estelares ou de transferência de massa de estrelas chamadas de vampiras - é muito maior do que ninguém tinha pensado que tem profundas implicações para nossa compreensão da evolução da galáxia. O tipo de estrelas representa apenas uma fração de 1% das estrelas no universo, mas os fenômenos violentos que lhes estão associados significam que eles têm um efeito desproporcional sobre os seus arredores. Os ventos e os choques provenientes destas estrelas podem tanto engatilhar e parar a formação de estrelas, os seus poderes de radiação no brilho da nebulosa brilhante, suas supernovas enriquecem galáxias com os elementos pesados ​​cruciais para a vida, e estão associadas com explosões de raios gama, que estão entre os fenômenos mais energéticos do universo. O tipo dessas estrelas está, portanto, implicado em muitos dos mecanismos que conduzem a evolução das galáxias.

           "A vida de uma estrela é muito afetada se ela existir ao lado de outra estrela", disse Selma Mink Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland. "Se duas estrelas orbitam muito próximas ente si, elas podem se fundir. Mas mesmo se não o fizerem, o empuxo de uma estrela, muitas vezes, importa a superfície de seu vizinho.” Fusões entre as estrelas, que as estimativas da equipe imaginam será o destino final de cerca de 20 a 30% de estrelas do tipo O são eventos violentos. Mas mesmo o cenário relativamente suave das estrelas vampiros, o que representa um percentual de 40-50 dos casos, tem efeitos profundos sobre a forma como estas estrelas evoluem. Até agora, a maioria dos astrônomos considerou que estrelas binárias massivas que orbitavam próximas eram a exceção, algo que só era necessário para explicar fenômenos exóticos, tais como raios-X binários, os casais de pulsares, e os binários de buracos negros. O novo estudo mostra que para a correta interpretação do universo, esta simplificação não pode ser feita. As estrelas ​​duplas pesadas não são apenas comuns, suas vidas são fundamentalmente diferentes dos de estrelas individuais.

           Por exemplo, no caso de estrelas vampiros menores, as estrelas de massa mais baixa se rejuvenescem quando suga o hidrogênio fresco a partir de sua companheira. Sua massa vai aumentar substancialmente, e sua companheira vai sobreviver, sobrevivendo muito mais do que uma única estrela de mesma massa. A estrela vítima, entretanto, é despojada de seu envelope antes que ela tenha a chance de se tornar uma supergigante vermelha luminosa. Em vez disso, o seu núcleo quente azul fica exposto. Como resultado, a população estelar de uma galáxia distante pode parecer muito mais jovem do que realmente é: Ambas as estrelas vampiros rejuvenescidas e as estrelas vítimas diminuídas se tornam mais quente e mais azul na cor, imitando a aparência de estrelas mais jovens. Conhecer a verdadeira proporção de estrelas de alta massa binárias interagindo é, portanto, crucial para caracterizar corretamente estas galáxias distantes. "A única informação que os astrônomos têm de galáxias distantes é a partir da luz que chega aos nossos telescópios. Sem fazer suposições sobre o que é responsável por essa luz, não podemos tirar conclusões sobre a galáxia, por exemplo, quão grande ou quão jovem ela é. Este estudo mostra que a suposição freqüente que a maioria das estrelas é simples pode levar a conclusões erradas”, disse Sana. Entender o quão grande é estes efeitos e quanto esta nova perspectiva vai mudar a nossa visão da evolução galáctica exigirá mais trabalho. Estrelas binárias de modelagem são complicadas, por isso vai levar algum tempo antes que todas essas considerações sejam incluídas em modelos de formação de galáxias.

Sistema Estereoscópico II de Alta Energia na Namíbia

Por PGAPereira.  O maior telescópio de seu tipo, o Sistema Estereoscópico II de Alta Energia, o telescópio HESS II está no primeiro plano da foto. Inclinado horizontalmente reflete a paisagem invertida do deserto da Namíbia, em um espelho segmentado de 24 metros de largura e 32 metros de altura, igual na área de duas quadras de tênis. Agora começa uma exploração do Universo em energias extremas, HESS II viu a primeira luz em 26 de julho. A maioria dos telescópios terrestres com lentes e espelhos é dificultada pela atmosfera protetora da Terra que borra as imagens e dispersa e absorve a luz. Mas o telescópio HESS II é um telescópio do tipo Cherenkov, projetado para detectar raios gama - fótons com mais de 100 bilhões de vezes a energia da luz visível - e na verdade exige a cooperação da atmosfera, como por exemplo, os impactos de raios gama na atmosfera superior que produzem chuveiros atmosféricos de partículas de alta energia. Uma câmera grande registra no foco do espelho detalhes dos lampejos de luz óptica, chamada luz de Cherenkov, criado pelas partículas do chuveiro no ar. O telescópio HESS II opera em conjunto com a matriz de outros quatro telescópios de 12 metros do tipo Cherenkov para fornecer múltiplas visões estereoscópicas dos chuveiros atmosféricos, relacionando-as com as energias e direções de entrada dos raios gama cósmico.

Os movimentos e fases da Lua

          Por PGAPereira. As mudanças das fases lunares se devem a que a metade da esfera lunar iluminada pelo Sol nós a observamos por diferentes lados durante o movimento deste satélite em torno da Terra. O período de rotação da Lua em torno da Terra é seu mês sideral; este é em média igual a 27,32 dias solares médios. O intervalo de tempo entre duas fases idênticas da Lua é o mês sinódico; este é igual em média a 29,53 dias solares médios. O mês sinódico tem um tempo maior que o sideral a expensa do movimento da Terra em torno do Sol. O plano da órbita lunar corta a eclíptica em um ângulo de 5⁰ 8’. A Lua move-se no fundo dos astros em uma linha que é a projeção de sua órbita sobre a esfera celeste. A velocidade deste movimento é de 13⁰10’35” por dia solar médio. Ultimamente, a Lua desloca-se aproximadamente 0,5⁰ ou a magnitude de seu diâmetro angular. Em seu movimento pelo céu a Lua pode esconder – passar pela frente – dos astros (então temos o encobrimento dos astros pela Lua). O dia lunar, ou seja, o intervalo de tempo entre duas culminações consecutivas da Lua é igual a 24horas 51mutos (em média). A Lua gira em torno de seu eixo com o mesmo período que contorna a Terra.

          A Lua move-se com respeito à Terra em uma elipse de acordo com as Leis de Kepler. O perigeo é o ponto de sua órbita mais próximo da Terra, o apogeo é o ponto mais distante da mesma. A linha que une estes dois pontos (linha dos ápsides) gira no espaço no plano da órbita lunar para o Leste, efetuando uma revolução completa em 9 anos, aproximadamente.As linhas dos nodos da órbita lunar (linha de intersecção do plano orbital da Lua com o plano eclíptico) gira para o Oeste (no plano eclíptico) com um período de 18,66 anos. Por isso os nodos da órbita lunar, ou seja, os pontos da esfera celeste nos quais a Lua intercepta à eclíptica, desloca-se continuamente para o Oeste. O intervalo de tempo entre duas passagens consecutivas da Lua por um mesmo nodo denomina-se mês dracônico e é igual a 27,21 dias. Por este motivo determina-se a reiteração dos eclipses.A irregularidade do movimento orbital da Lua, com sua rotação uniforme em torno de seu próprio eixo, a inclinação do eixo com respeito à órbita, a inclinação da órbita com referência à eclíptica, o fenômeno de paralaxe e outras causas nos permite de vez em quando ver a parte inversa da Lua, que generalizando, sempre permanece oculta ao observador que se encontra na Terra. Estes fenômenos denominam-se librações.

B612 Sentinel

 Por PGAPereira. Uma equipe de ex-astronautas, cientistas espaciais, ex-alunos da NASA, e outros cidadãos interessados ​​no sistema solar anunciaram uma iniciativa sem precedentes para colocar um telescópio solar em órbita no espaço profundo. A Fundação B612 quer mapear os habitantes do sistema solar interior, os asteróides e traçar suas órbitas ao longo dos próximos cem anos. E para isso, vai construir, lançar e operar a primeira missão espacial profunda financiada com fundos privados na história dos voos espaciais tripulados. Como uma empresa privada que realiza vôo espacial, a Missão Sentinel é um empreendimento ambicioso. Mas B612 (o nome da fundação vem do asteróide fictício que é a casa do personagem-título do clássico da literatura francesa, O Pequeno Príncipe) CEO Ed Lu fica surpreso que tenha demorado tanto tempo para alguém fazer isso. Há entidades observando o céu, como o programa da NASA objeto próximo à Terra, que tem registrado cerca de 10.000 objetos – 90% dos objetos estimados maior que um quilômetro de diâmetro. Mas de acordo com B612, há meio milhão de asteróides muito maior do que aquele que devastou a região de Tunguska, no norte da Rússia em 1908. Destes, temos mapeado apenas 1%.

          Sentinela tem como objetivo mapear o resto. O telescópio infravermelho será lançado em uma órbita heliocêntrica depois desta década e vai colocá-lo a 170 milhões de quilômetros da Terra. Ele irá varrer a meia noite todo o céu a cada 26 dias e identificar cada objeto em movimento. Em apenas 5,5 anos, B612 planeja ter mapeado a órbita de 98% de todos os asteróides próximos a Terra - mais de meio milhão de objetos no total. A Fundação B612 inicialmente não previu mapear asteróides. O grupo formou-se a partir de uma reunião em 2001, Johnson Space Center da NASA, cujo objetivo é enfrentar as ameaças de asteróides potenciais. Ele começou a conscientizar para a ameaça de asteróides potenciais e buscando meios de desviar-se de um asteróide assassino que não pudesse ser detectado. Mas dentro de poucos anos, tornou-se evidente que os seres humanos não podem desviar o que eles não podem ver.

Nave espacial Sentinel: B612

"O tempo todo nós tínhamos assumido que alguém em algum lugar ia realizar realmente o primeiro passo de mapeamento e localização de todos os objetos que cruzam a órbita da Terra," disse Lu Popular Science. "Então, foi empurrado para a etapa 2: deflexão. Mas logo ficou claro que ninguém ia dá um passo. A situação orçamental em Washington não era nada boa, e na Europa estava ainda pior. Percebemos que, se alguém ia fazer isso, ele teria que ser nós. " B612 marcasalgo totalmente novo para a indústria espacial privada, em que não é um empreendimento comercial. É algo mais como filantropia espacial. Em 2001, uma empresa privada financiada pela missão do espaço profundo era impensável. Não havia veículos lançadores de propriedade privada. A logística tanto para colocar um telescópio em órbita do espaço profundo como o gerenciamento do fluxo de dados e computação dos dados eram assustadores. Os custos seriam verdadeiramente astronômicos, e o retorno sobre o investimento - além de potencialmente salvar o mundo - seria nulo.

          Mas ao dar uma palestra no campus do Google, alguns anos atrás, um membro da platéia desafiou Lu na idéia de que uma instituição privada não podia levantar centenas de milhões necessários para financiar uma missão espacial puramente através da captação de recursos. Os custos de poderosos sensores infravermelhos vieram descendo desde 2001. A agência SpaceX tinha criado um veículo de lançamento privado viável. O custo do poder de computação de bordo necessário para dirigir um telescópio espacial de mapeamento havia caído vertiginosamente. Foi somente em 2011 que B612 como uma organização percebeu que entidades filantrópicas, municípios e universidades podem arrecadar US $ 200 milhões em eventos de museus de arte nova, prédios acadêmicos, ou estádios sem sequer pestanejar, um fundraiser para salvar a humanidade do percurso furioso de um dinossauro é completamente factível.

          Os diretores do B612 anunciaram que eles têm levantado dinheiro suficiente para financiar o projeto de sua nave espacial Sentinel e definir uma meta de lançamento em 2017 (uma segunda janela em 2018 também está disponível). O local ideal a partir do qual se veria a órbita da Terra e as coisas que cruzam é ​​ um lugar ao redor da órbita de Vênus, entre 0,6 e 0,8 unidades astronômicas. Ele vai chegar lá através de um foguete Falcon da SpaceX 9 que irá ajustá-lo a caminho de um "estilingue" em torno de Vênus, que o colocará em uma órbita final e que irá levá-lo em qualquer lugar desde  30 milhões de km de distância até 170 milhões de km de distância.A nave em si vai ser fabricada pela Ball Aerospace (Lu descreveu o telescópio como um mash-up do Spitzer e telescópios espaciais do Kepler, ambos projetados por bola). Com apenas 7,62 metros (25 pés) a extensão do Sentinela não é enorme, mas o seu telescópio de 0,52 metros (20,5-polegadas) crio-refrigerado infravermelho não vai perder muito. O campo de largura, 24 milhões de pixels-view irá mapear os asteróides para menos de 100 metros de diâmetro -  tipo que não são necessariamente espécies assassinas, mas que ainda podem causar danos significativos (um asteróide apenas com algumas dezenas de metros de diâmetro poderia potencialmente causar uma explosão no ar semelhante à de Tunguska que poderia estraçalhar uma área do tamanho de uma pequena cidade).

          O resultado será não só o primeiro financiamento privado de uma missão espacial profunda, mas que não teve fins lucrativos. Ela irá fornecer o primeiro tesouro de dados reais registrando as posições e órbitas de todos os corpos girando ao redor do sistema solar interno, algo que as empresas públicas espaciais ainda têm que fornecer. Além disso, os dados que fluem de volta da Sentinel (que será gerido pela Rede de Espaço Profundo da NASA) vão se tornar públicos. A NASA e outras agências espaciais podem usá-los para capturar alvos para  exploração ou estudo. Entidades comerciais podem fazer uso de seus achados para descobrir alvos potenciais para a mineração de asteróides. E, claro, com um mapa de 100 anos de cada asteróide potencialmente mortal lá fora, todo mundo vai descansar um pouco mais. "A chave é o aviso adequado", diz Lu da ameaça de asteróides assassinos. "As pessoas entendem que podem impedir tais coisas, se tivermos décadas de aviso. A chave está em décadas de aviso.” 

Antes de colonizar Marte

Por PGAPereira. Marte é duas vezes mais brilhante que Sirius, a estrela mais brilhante no céu. Tem um diâmetro de 6.792 km (metade do terrestre) e sua massa é 11% da Terra. Sua fina atmosfera é composta principalmente de CO₂, Nitrogênio e Argônio e traços de vapor de água. O intervalo de temperatura vai de 27⁰C ao meio-dia a -73⁰C a meia-noite (até 1m acima da superfície). O cânion Valles Marineris tem uma extensão de 4.000 km,  largura de 200 km e profundidade de 3 km. O vulcão Olympus Mons com 600 km de diâmetro e 26 km de altura. Até hoje não foi encontrado evidência de vida sobre Marte.

 A distância Marte-Sol é de 227 milhões de km e o período de revolução de 687 dias (quase duas vezes o da Terra). A cada 15 ou 17 anos Marte aproxima-se da Terra aproximadamente a 56 milhões km, mas sua distância máxima pode chegar a 110 milhões km. Seu período de rotação é de 24h 37m. Os dois satélites de Marte são Phobos, o mais interno, com um diâmetro de 11 km e período de rotação de 7h 39m e Deimos com 6 km de diâmetro. A massa de Marte é 10,7% da Terra e sua gravidade é de 1/3 da Terra. Marte tem uma temperatura superficial média de -20⁰C. A massa de Marte é de 53,2% da terrestre. O volume de Marte é de 15% do da Terra. A densidade média é de 3,97 g/cm³. A aceleração gravitacional da superfície do planeta é de 3,72 m/s² (38% da Terra).A velocidade de escape de Marte próximo à superfície é de 5,0 km/s. Marte tem um pequeno núcleo de Ferro com densidade  9,5g/cm³.

 Marte tem na sua superfície LIMONITA, um mineral com uma composição química Fe₂O₃ + nH₂O. Marte é geologicamente ativo. A atmosfera de Marte tem entre 50 a 100% de CO₂ e traços de vapor de água e CO, 0,5 – 5% de N₂ e mesma quantidade de Argônio. Encontram-se hidrogênio atômico rarefeito, 10⁴ átomos/cm³, a 1.000 km de altura. O O₂ não foi encontrado. A pressão na superfície de Marte é de 6-12 milibar, enquanto nas áreas mais elevadas chega a 1 – 2 mb, 160 vezes menor que a da Terra. A temperatura nas camadas polares é de -125^oC. A velocidade das nuvens é de 10 – 15 m/s, mas podendo chegar a 100 – 120 m/s, constituído de CO₂ sólido (gelo seco). O Oxigênio respirável, O₂ gasoso_, pode ser obtido do gelo seco ou da reação química Fe₂O₃ + n•H₂O, mas podem haver outros compostos químicos mais em conta. O abrigo em Marte deve ser construído com materiais da superfície, mas para isso devem ser levados como carga mini-kits para produção de materiais isolantes para manutenção de temperaturas no confinamento dos astronautas (na Terra usamos o isopor ou vidro). Se em Marte não existe oxigênio molecular gasoso na atmosfera, isto significa que não pode haver formação de ferrugem. E se existe uma grande proporção de ferro na sua superfície por que não construir abrigos e edificações apenas empregando materiais constituídos apenas de ferro? A alimentação deve ser toda obtida confinadas em estufas, mas isso não chega a acarretar um problema maior utilizando sílica para fabricar vidraças (devem-se levar kits para essa finalidade). A dificuldade maior está restrita a alimentação que de imediato exige uma grande quantidade de oxigênio molecular gasoso, mas antes de obtê-lo exige-se construir muitos silos hermeticamente fechados para estocá-los.

O Sol

por PGAPereira. Nosso Sol é uma estrela normal da seqüência principal do tipo G2; diâmetro: 1.390.000 km; massa: 1,989 x 10³⁰ kg; temperatura: 5800 K (na superfície); 15.600.000 K (no núcleo).

           O Sol é de longe o maior objeto no sistema solar. Ele contém mais do que 99,8% da massa total do sistema solar (Júpiter contém a maioria do restante). Costuma-se dizer que o Sol é uma estrela "normal". Isso é verdade no sentido de que existem muitos outros semelhantes a ele. Mas há muitas estrelas menores do que as maiores, o Sol está no topo com 10% em massa. O tamanho médio das estrelas em nossa galáxia é provavelmente menos de metade da massa do Sol. O Sol é personificado em muitas mitologias: os gregos chamaram-no de Hélios e os romanos chamavam-lhe Sol. O Sol tem atualmente cerca de 70% de hidrogênio e 28% de hélio e menos que 2% de " metais "  em massa. Lentamente ao longo do tempo o Sol converte hidrogênio em hélio em seu núcleo. As camadas externas do Sol apresentam rotação diferencial: no equador a superfície rotaciona uma vez a cada 25,4 dias; perto dos pólos já é de 36 dias. Este comportamento estranho é devido ao fato de que o Sol não é um corpo sólido como a Terra. Efeitos similares são vistos nos planetas gasosos. A rotação diferencial estende consideravelmente para baixo para o interior do Sol, mas o núcleo do Sol gira como um corpo sólido.

          As condições no núcleo do Sol (aproximadamente 25% interiores do seu raio) são extremas. A temperatura é de 15,6 milhões de Kelvin e a pressão é de 250 mil milhões de atmosferas. No centro do núcleo do Sol a densidade é superior a 150 vezes a da água. O poder do Sol (cerca de 386 bilhões de bilhões de megawatts) é produzido por reações de fusão nuclear. A cada segundo cerca de 700.000.000 de toneladas de hidrogênio são convertidos em cerca de 695.000.000 de toneladas de hélio e 5.000.000 de toneladas (= 3.86e33 ergs) de energia na forma de raios gama. Como se desloca para fora em direção à superfície, a energia é continuamente absorvida e re-emitida a temperaturas mais baixas e inferior de modo  que no momento em que atinge a superfície, é principalmente luz visível. Os últimos 20% do caminho para a superfície a energia é transportada mais por convecção que por radiação.

          A superfície do Sol, chamada fotosfera, tem uma temperatura de cerca de 5800 K. As manchas solares são regiões "frias", com somente 3.800 K (elas parecem escuras somente por comparação com as regiões vizinhas). As manchas podem ser muito grandes, tanto quanto 50.000 km em diâmetro. As manchas solares são causadas por interações complexas e não muito bem compreendidas com o campo magnético do Sol. Uma pequena região conhecida como cromosfera está acima da fotosfera. A região altamente rarefeita acima da cromosfera, chamada de coroa, se estende a milhões de quilômetros no espaço, mas só é visível durante um eclipse total do Sol. As temperaturas na corona estão acima de 1.000.000 K.

          Acontece que a Lua e o Sol parecem do mesmo tamanho no céu como visto da Terra. E uma vez que a Lua orbita a Terra a mesma órbita da Terra em torno do Sol, por vezes, a Lua situa-se diretamente entre a Terra e o Sol. Isso é chamado de eclipse solar, se o alinhamento é um pouco imperfeito então a Lua cobre apenas parte do disco do Sol e o evento é chamado de eclipse parcial. Quando ele alinha-se perfeitamente com o disco solar bloqueando-o por inteiro é chamado de eclipse total do Sol. Eclipses parciais são visíveis em uma ampla área da Terra, mas a região a partir da qual um eclipse total será visível, o chamado caminho da totalidade, é muito estreito, de poucos quilômetros (embora geralmente estenda-se por milhares de quilômetros). Eclipses do Sol acontecem uma vez ou duas vezes por ano. Se você ficar em casa, é provável que você veja um eclipse parcial várias vezes por década. Mas visto que o caminho da totalidade é tão pequeno é muito improvável que ele irá cruzar sua casa. Então, as pessoas costumam viajar ao redor do mundo apenas para ver um eclipse solar total. Ficar na sombra da Lua é uma experiência incrível. Alguns minutos preciosos escurece no meio do dia. As estrelas surgem. Os animais e aves acham que é hora de dormir. E você pode ver a coroa solar. Vale bem a pena viajar.

          O campo magnético do Sol é muito forte (para os padrões terrestres) e muito complicado. Sua magnetosfera (também conhecida como heliosfera) se estende bem além de Plutão. Além de calor e luz, o Sol emite uma corrente de baixa densidade de partículas carregadas (principalmente elétrons e prótons), conhecida como vento solar que se propaga por todo o sistema solar a cerca de 450 km/seg. O vento solar e as partículas de maior energia ejetadas pelas tempestades solares podem ter efeitos dramáticos na Terra variando de picos de corrente elétrica à interferência de rádio até  bela aurora boreal. Dados recentes da sonda Ulysses mostram que durante o período mínimo do ciclo solar o vento solar que emana das regiões polares flui aproximadamente o dobro da taxa, a 750 quilômetros por segundo, do que em latitudes mais baixas. A composição do vento solar também parece diferir nas regiões polares. Durante o máximo solar, no entanto, o vento solar se move a uma velocidade intermédia.

          Um estudo mais aprofundado do vento solar será feito pelas naves WING, ACE e SOHO do ponto de vista dinamicamente estável diretamente entre a Terra e o Sol a cerca de 1,6 milhões de km da Terra. O vento solar tem grandes efeitos sobre as caudas dos cometas e até efeitos mensuráveis ​​sobre as trajetórias de naves espaciais. Espetaculares loops (laços) e elevações são geralmente visíveis na extremidade do Sol. A quantidade de atividade das manchas solares não é constante. Houve um período de muito baixa atividade das manchas solares na segunda metade do século 17 chamado Mínimo de Maunder. Isto coincide com um período anormalmente frio no norte da Europa também conhecido como Pequena Idade do Gelo. O Sol tem 4,5 bilhões de anos. Desde o seu nascimento ele usou quase a metade do hidrogênio em seu núcleo. Ele continuará a irradiar "pacificamente" por mais 5 bilhões de anos (embora sua luminosidade irá praticamente dobrar nesta época). Mas, eventualmente, ele vai ficar sem combustível hidrogênio. Ele será então forçado a mudanças radicais que, apesar de ser comum pelos padrões estelares, irá resultar na destruição total da Terra (e provavelmente a criação de uma nebulosa planetária).