#acessibilidade: Imagem de uma nebulosa planetária.
Esse clichê, dito por Carl Sagan na série Cosmos e propagado por todo o Tumblr. nos anos 2010, é verdadeiro. A realidade é que os elementos químicos, formadores de toda a matéria conhecida no universo, são originados em um processo chamado “nucleossíntese estelar”, que consiste em um conjunto de reações termonucleares que ocorrem na região central das estrelas.
Segundo a Teoria da Relatividade Geral, os núcleos de elementos leves foram formados nos primeiros instantes do universo, como prótons (núcleos de Hidrogênio), Deutério, Trítio, Hélio e de Lítio. Essa fase é a denominada de Nucleossíntese Primordial. Desde então, hidrogênio e hélio são os elementos mais abundantes nas estrelas, como observado pela astrônoma Cecilia Payne em 1925.
Em uma estrela pequena, como o nosso sol, ocorrem uma série de reações de fusão nuclear que transformam hidrogênio em hélio, liberando uma quantidade massiva de energia na forma de calor e radiação. Enquanto estiver tomando aquele sol na beira da piscina, tenha em mente que isto só é possível graças às reações termonucleares.
O consumo de hidrogênio pode levar bilhões de anos, até que não seja mais possível converter hidrogênio em hélio, com isso há o adensamento da região central da estrela, onde o hélio formado é rapidamente consumido para formação de carbono e oxigênio. Para as estrelas de baixa massa, este é o fim, que resulta em lindas imagens de nebulosas planetárias. O caroço resultante, formado principalmente de carbono e oxigênio, esfriará durante vários bilhões de anos para se tornar uma estrela anã branca.
Para as estrelas de massas maiores, a evolução continua. Em temperaturas na ordem de 108 K, os núcleos de carbono fusionam, levando a formação de magnésio. Ocorre também a fotodesintegração do Nêonio, formado a partir de oxigênio e hélio, levando a formação de mais oxigênio. Em processos similares, enxofre, silício e ferro são formados em seguida. Podemos pensar em uma estrutura formada por camadas, como uma cebola, onde em cada camada há um tipo de reação acontecendo, até o centro, onde ocorre a formação de ferro. No entanto, o núcleo de ferro no centro da estrela não tem fonte de energia nuclear para se sustentar, o que resulta no colapso da estrela, evento conhecido como supernova. Durante os primeiros minutos da explosão de uma supernova quantidade de nêutrons livres é tão grande que leva a formação de elementos de núcleos mais pesados que o ferro. Sendo essa a maior fonte de fornecimento de metais para o universo.
Há algumas décadas estimava-se que as explosões de supernovas fossem as únicas responsáveis pela montagem de núcleos pesados, no entanto recentemente foi levantada a hipótese da colisão de duas estrelas de nêutrons, que poderiam levar a formação lantanídeos (elementos com números atômicos que vão do 57 até 73) e de actinídeos (números atômicos que vão do 89 ao 103). Lembrando que em nosso planeta apenas o tório (Z=89) e isótopos de urânio (Z=92) são encontrados naturalmente, elementos mais pesados podem ser sintetizados através de reações nucleares em reatores.
Muitas evidências comprovam a nucleossíntese estelar, mas talvez a mais interessante delas seja a existência do tecnécio (Z=43), elemento que não existe na Terra, mas que pode ser observado no espectro atômico de estrelas distantes. Todos os isótopos desse elemento têm uma vida média menor que 4,5 milhões de anos, enquanto o planeta Terra tem a idade calculada em aproximadamente 4,5 bilhões de anos, ou seja, não há mais nenhum traço desse elemento em nosso planeta.
As reações de nucleossíntese são fundamentais para a nossa existência, uma vez que os elementos expelidos pelas estrelas são matéria-prima de tudo o que existe, inclusive o corpo humano. Então sim, a afirmação de Sagan é verdadeira! Agora, você pode se perguntar qual idade dos átomos que formam o seu corpo e em qual estrela longínqua eles foram formados.
Para saber mais:
LIVE “Evolução das estrelas, populações estelares e descobertas recentes” – CEFET/MG
Afinal, como se formaram os Elementos Químicos? – Divulgação Científica CEFET/MG
Nucleossíntese dos elementos e astrofísica nuclear | Revista USP
Fontes:
Figura 1: Telescópio registra imagem da morte de uma nebulosa planetária – Revista Galileu | Espaço
Figura 2: Supernovae | Rubin Observatory
HORVATH, J. E. A origem dos elementos da Tabela Periódica. Cadernos de Astronomia, Vitória, v. 3, n. 2, p. 92–100, 2022. DOI: 10.47456/Cad.Astro.v3n2.38513. Disponível em: https://periodicos.ufes.br/astronomia/article/view/38513. Acesso em: 15 jan. 2023.
LANGANKE, K. Supernova Dynamics and Explosive Nucleosynthesis. J. Phys.: Conf. Ser. 2012. DOI:10.1088/1742-6596/381/1/012016. Acesso em: 15 jan. 2023.
LÉPINE-SZILY. A. Novos elementos superpesados: como são produzidos e identificados. Jornal da USP. Abril, 2018. Disponível em: < https://jornal.usp.br/artigos/novos-elementos-superpesados-como-sao-produzidos-e-identificados/ >. Acesso em: 15 jan. 2023.
Mto bom, até p uma pessoa leiga como eu o texto ficou bem compreensivo. Parabéns
Matéria interessante. Resta saber como Carl Seagan chegou à essa conclusão. Em que se baseou?