Nascido nas estrelas #HojeÉDiadeCiência

A gigantesca explosão de uma estrela chamada supernova.

De onde viemos? A Ciência explica que cada um de nós é formado pelos “pedacinhos” de estrelas que explodiram

Conscientemente ou não, 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.

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.

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 do universo deixa claro que existe um número bem maior de elementos químicos que no início. O que aconteceu?

Aglomerado de estrelas IC 4651. (Foto: ESO)

Origem dos elementos

As “fábricas” 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. É isso que acontece nas bombas e nos reatores nucleares.

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. Se quiséssemos fazer isso em laboratório, teríamos de criar um modo de superar a repulsão proveniente das cargas positivas de dois núcleos de hidrogênio.

O nosso Sol é uma estrela anã.

Fornalha estelar

Estrelas com mais massa que o Sol possuem maior força gravitacional. 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 (por meio da captura de um 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 (isto é, com menos prótons e nêutrons) muita energia é liberada, auto-alimentando o processo. Mas para os elementos mais pesados acontece exatamente o contrário. Eles precisam de energia extra para se formar.

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.

Supernova!

Surge então 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 de “supernova”.

A energia produzida durante esse evento permite a criação dos elementos mais pesados que o ferro. Eles serão espalhados pela força da explosão da supernova 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 é formado pelos “pedacinhos” dessas estrelas que explodiram. Viemos delas.

* Com a colaboração da Dra. Flora Inês Mattos

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José Roberto Costa