Poeira de estrelas

Nós, seres humanos, sempre nos perguntamos de onde viemos. Mitos e religiões elaboram respostas para uma das mais intrigantes questões que já formulamos – desde que nosso cérebro tornou-se capaz de investigar o mundo e a nós mesmos.

Que resposta a Ciência costuma dar a essa pergunta?

Um pouco de Química
TODA A MATÉRIA É CONSTITUÍDA por átomos e todos os átomos são formados por uma nuvem de elétrons que gira ao redor de um núcleo, composto por prótons e nêutrons. O que torna o ouro diferente do cobre, por exemplo, é a quantidade de elétrons, prótons e nêutrons que eles possuem.

Átomo de Carbono
ÁTOMO de carbono. Gravura de infoescola.com

A massa de um átomo pode ser determinada simplesmente pelo seu número de prótons e nêutrons, já que os elétrons quase não têm massa. Quanto mais nêutrons e prótons, mais pesado será o elemento químico.

A origem dos elementos
TODOS OS MODELOS QUE DESCREVEM o nascimento e a evolução do Universo são unânimes em afirmar que no início havia quase exclusivamente hidrogênio e hélio – os dois elementos mais leves. Mas a análise atual deixa claro que agora existe um número bem maior de elementos químicos que no início. Como isso aconteceu?

 

As “fábricas” da maior parte dos elementos químicos são as estrelas. No núcleo de uma estrela ocorrem reações nucleares, responsáveis pela luz, calor e as outras radiações provenientes do astro.

Existem dois tipos de reações nucleares, as de fissão e as de fusão. Na primeira, o núcleo de um elemento químico instável se rompe, produzindo grande quantidade de energia e radiação (figura abaixo). É isso que acontece nas bombas e nos reatores nucleares.

Fissão nuclear
REAÇÃO EM CADEIA  Núcleo instável é atingido por uma partícula subatômica produzindo novos elementos químicos. Novas partículas obtidas no processo podem continuar a reação, atingindo outros núcleos instáveis e gerando mais elementos novos. Gravura: Wikipédia.

Na fusão nuclear elementos leves se combinam para formar elementos mais pesados, sob elevadíssimas pressões e temperaturas. É o que ocorre no interior das estrelas.

As reações de fusão nuclear que acontecem no interior do Sol transformam constantemente hidrogênio em hélio (próxima figura). Se quiséssemos fazer isso em laboratório, teríamos de criar um modo de superar a repulsão proveniente das cargas positivas de dois núcleos de hidrogênio.

Fissão nuclear
FUSÃO NUCLEAR  Dois núcleos de Hidrogênio (Trítio e Deutério) colidem, produzindo Hélio com liberação de energia e partículas, que dão continuidade à reação. Gravura adaptada de Principles of General Chemistry (Averill, Bruce A. e Eldredge, Patricia, 2012).

Estrelas com mais massa que o Sol possuem mais força de gravidade. Assim, a pressão e temperatura interiores são ainda maiores que aquelas encontradas no astro-rei do Sistema Solar.

Nessas grandes fornalhas estelares, o hidrogênio se converte em hélio e depois núcleos de hélio continuam a se fundir para constituir núcleos ainda mais pesados, como o do carbono (principal constituinte da matéria orgânica).

O processo continua e outros núcleos pesados podem ser formados (através da captura de próton ou nêutron isolado, com emissão de partículas leves, como elétrons). Mas existe um elemento para o qual esse mecanismo não funciona: o ferro.

Na formação dos elementos químicos mais leves que o ferro a energia liberada autoalimenta o processo. Mas para os elementos mais pesados, há necessidade de mais energia.

Quando uma estrela adquire um núcleo de ferro as reações nucleares cessam, e o que mantinha a estrela coesa deixa de existir.

Agora a força da gravidade, antes contrabalançada pela força de expansão criada pelas reações nucleares, puxa as camadas externas do astro em direção ao núcleo. O colapso é inevitável.

Supernova!
NESSAS ESTRELAS COM MUITO MAIS massa que o Sol, surge uma extraordinária onda de pressão que colidirá com a camada mais interna e densa do núcleo, arremessando as camadas externas da estrela para o espaço, numa gigantesca explosão chamada “supernova”.

A energia produzida pela supernova permite a criação dos elementos mais pesados que o ferro. Eles serão espalhados pela força da explosão e passarão a fazer parte da constituição de novos corpos celestes. Essa é a origem dos elementos químicos.

O mundo em que vivemos e tudo o mais que conhecemos é resultado de uma complexa reestruturação do material primordial do Universo. Cada um de nós, cada coisa que existe, é formada pela combinação de vários átomos diferentes ─ que por sua vez se originaram com a morte das estrelas.

Mais espetacular ainda é pensar que os átomos que estão em sua mão esquerda vieram de uma estrela diferente daqueles que estão em sua mão direita! Isso é simplesmente outro jeito de dizer que existimos porque estrelas deixaram de existir. Somos todos poeira delas.  Fim

Elementos Químicos
OS ELEMENTOS QUÍMICOS apresentados conforme sua origem. Com a morte pequenas estrelas, como o Sol, vêm os elementos indicados por S; das maiores surgem também os assinalados com L; quando colapsam em supernovas vêm até os indicados por $ e assim por diante. Fonte: Wikipédia.

 

As cores das estrelas
Buracos negros

» Adaptado do artigo original, publicado em:
• Costa, J. R. V. e Mattos-Costa, F. I. Nascido nas estrelas. Tribuna de Santos, Santos, 18 jul. 2005. Caderno de Ciência e Meio Ambiente, p. D-2.

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