Nucleossíntese Estelar

Elton Wade
May 24, 2018 · 3 min read

Como elementos de hidrogênio e hélio são criados

A nucleossíntese estelar é o processo pelo qual os elementos são criados dentro das estrelas, combinando os prótons e nêutrons juntos dos núcleos dos elementos mais leves. Todos os átomos do universo começaram com o hidrogênio. Fusão dentro de estrelas transforma hidrogênio em hélio, calor e radiação. Elementos mais pesados ​​são criados em diferentes tipos de estrelas à medida que morrem ou explodem.

História da Teoria

A ideia de que as estrelas fundem os átomos dos elementos leves foi proposta pela primeira vez na década de 1920, pelo forte defensor de Einstein, Arthur Eddington.

No entanto, o crédito real para desenvolvê-la em uma teoria coerente é dado ao trabalho de Fred Hoyle no rescaldo da Segunda Guerra Mundial. A teoria de Hoyle continha algumas diferenças significativas da teoria atual, mais notavelmente que ele não acreditava na teoria do big bang, mas acreditava que o hidrogênio estava sendo continuamente criado dentro do nosso universo. (Essa teoria alternativa foi chamada de teoria de estado estacionário e caiu em desuso quando a radiação cósmica de fundo foi detectada.)

As primeiras estrelas

O tipo mais simples de átomo no universo é um átomo de hidrogênio, que contém um único próton no núcleo (possivelmente com alguns nêutrons pendurados, também) com elétrons circulando esse núcleo. Acredita-se que esses prótons se formaram quando o plasma de quarks-glúons incrivelmente alto do universo primitivo perdeu energia suficiente para que os quarks começassem a se unir para formar prótons (e outros hadrons, como nêutrons).

O hidrogênio se formou praticamente instantaneamente e até mesmo o hélio (com núcleos contendo 2 prótons) formou-se em ordem relativamente curta (parte de um processo chamado de nucleossíntese do Big Bang).

Como este hidrogênio e hélio começaram a se formar no universo primitivo, havia algumas áreas onde era mais denso que em outros.

A Gravidade assumiu e, eventualmente, esses átomos foram unidos em enormes nuvens de gás na vastidão do espaço. Uma vez que essas nuvens se tornaram grandes o bastante, elas foram atraídas pela gravidade com força suficiente para realmente fazer com que os núcleos atômicos se fundissem, em um processo chamado fusão nuclear. O resultado desse processo de fusão é que os dois átomos de um próton formaram agora um único átomo de dois prótons. Em outras palavras, dois átomos de hidrogênio iniciaram um único átomo de hélio. A energia liberada durante esse processo é o que faz com que o sol (ou qualquer outra estrela, por exemplo) queime.

Demora quase 10 milhões de anos para queimar o hidrogênio e então as coisas esquentam e o hélio começa a se fundir. A nucleossíntese estelar continua a criar elementos mais pesados ​​e pesados, até que você acaba no ferro.

Criando os elementos mais pesados

A queima de hélio para produzir elementos mais pesados ​​continua por cerca de um milhão de anos. Em grande parte, é fundido em carbono através do processo triplo-alfa, no qual três núcleos de hélio-4 (partículas alfa) são transformados. O processo alfa então combina hélio com carbono para produzir elementos mais pesados, mas apenas aqueles com um número par de prótons. As combinações vão nesta ordem:

  • Carbono e hélio produzem oxigênio.
  • O oxigênio e o hélio produzem néon.
  • O néon e o hélio produzem magnésio.
  • O magnésio e o hélio produzem silício.
  • O silício e o hélio produzem enxofre.
  • Enxofre e hélio produzem argônio.
  • O argônio e o hélio produzem cálcio.
  • O cálcio e o hélio produzem titânio.
  • O titânio e o hélio produzem cromo.
  • O cromo e o hélio produzem ferro.

Outros caminhos de fusão criam os elementos com números ímpares de prótons. O ferro tem um núcleo tão fortemente ligado que não há mais fusão quando esse ponto é atingido. Sem o calor da fusão, a estrela colapsa e explode em uma onda de choque.

O físico Lawrence Krauss observa que são necessários 100.000 anos para o carbono queimar em oxigênio, 10.000 anos para o oxigênio queimar em silício e um dia para o silício queimar em ferro e anunciar o colapso da estrela.

O astrônomo Carl Sagan na série de TV “Cosmos” descreve: “Somos feitos de poeira de estrelas”. Krauss observa: “cada átomo em seu corpo já esteve dentro de uma estrela que explodiu … Os átomos em sua mão esquerda provavelmente vieram de uma estrela diferente da sua mão direita, porque 200 milhões de estrelas explodiram para compor os átomos em seu corpo.”

A INTERPRETAÇÃO QUÂNTICA E RELATIVÍSTICA DA NATUREZA - As Ciências Naturais e a Matemática no Mundo Atual. CONSCIENTIZAÇÃO DO ESPECTRO AUTISTA.

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