De que é feito a matéria? De átomos. Formados por prótons, nêutrons e elétrons. E como são fabricados esses átomos? Para responder a esta pergunta, irei abordar o assunto de nucleossíntese.
Big-bang
Primeiro, sem grandes aprofundamentos, vamos aceitar que todos os prótons, elétrons, nêutrons, Deutério (um próton e um nêutron) tenham tido sua origem no famoso Big-Bang (essa história poderá ser contada melhor em outro post específico sobre o assunto). O Trítio (um próton e dois nêutrons) foi confeccionado instantes depois do Big-bang. Em seguida aceitaremos, também, que no universo primordial houveram locais com maior concentração de matéria em determinados lugares dando, futuramente, origem às estrelas.
Estrelas e combustíveis
Estrelas são, em sua essência, grandes reatores de fusão nuclear. Em seu interior (ou núcleo) há uma imensa quantidade de prótons livres (núcleos do átomo de hidrogênio) e nêutrons.
Como a quantidade de matéria é muito grande, a gravidade no núcleo de uma estrela é igualmente grande, fazendo com que a matéria fique bem comprimida em seu interior. Tão comprimida que faz com que um Deutério seja fundido com um Trítio, formando um núcleo de Hélio e liberando um nêutron e muita energia. Essa energia liberada se assemelha a uma explosão, fazendo com que o núcleo da estrela se expanda, equilibrando com a força gravitacional e dando um tamanho constante à estrela.
De maneira similar, uma estrela pode gerar outros elementos. Vai depender do tamanho da estrela (quantidade de matéria), que vai resultar numa gravidade e temperaturas variadas, bem como dos materiais que já tenham sofrido fusão nuclear e estão no interior da estrela.
Sol
Apesar de nosso Sol possuir mais de 99,8% da massa de todo o sistema solar, ele é uma estrela relativamente pequena (quando comparado a outras estrelas). Consequências disso é ter menos massa, uma gravidade menor, um núcleo menos denso e temperatura mais baixa do que outras estrelas maiores.
O principal combustível do nosso Sol é a fusão de núcleos de hidrogênio para formar núcleos de hélio. Isso acontece a uma taxa incrível (cerca de 600 milhões de toneladas por segundo).
Após consumir todo o hidrogênio, o núcleo solar será composto de hélio e a partir desse núcleo e uma temperatura ainda maior (cerca de seis vezes maior do que a atual temperatura), será possível a fusão de três núcleos de átomos de hélio formando um núcleo de carbono.
Após essa fase, nosso sol não conseguirá mais fundir elementos. O Sol passará por algumas fases e acabará “morrendo”, se transformando em uma Anã Branca.
Então, nosso Sol será capaz de transformar núcleos de hidrogênio até em núcleos de carbono, em toda sua vida.
Em estrelas maiores, há outras fases antes de se extinguirem. Estrelas maiores podem, em seus núcleos, continuar sintetizando elementos como Oxigênio, Neônio, Magnésio, Silício, criando elementos até o número atômico Z=26, que é o ferro. Todas as sínteses de materiais por fusão até este material eram exotérmicas. A partir deste elemento, para fundir e resultar em outros núcleos atômicos haverá consumo de energia – que é o contrário do que acontece em um núcleo de uma estrela, que está sempre exalando energia provinda das fusões nucleares. Vale lembrar que são as explosões nucleares (emissões de energia) que mantém o equilíbrio com a força gravitacional (que tende a colapsar a estrela).
Quando a estrela começa a formar os núcleos de átomos de ferro, estes começam a “sugar” energia da estrela e isso faz com que a estrela não se mantenha, ela colapsa. Colapsa e, em seguida, há uma explosão, irradiando matéria onde as fusões continuam a ocorrer! Há muitas partículas livres (prótons, nêutrons e núcleos de átomos) ao redor da estrela sendo ejetados a altíssimas velocidades e a uma temperatura altíssima nos primeiros instantes. E é neste momento que os elementos mais pesados são formados: após o colapso de uma estrela que gera uma supernova.
Os elementos mais pesados que o ferro, até o urânio são formados instantes depois desta explosão da supernova.
Crédito da foto: NASA
Todos os elementos naturais estão dispostos na tabela periódica até o número Z=92 (Urânio), com exceção do Z=43 (Tecnécio) e Z=61(Promécio), que são elementos sintéticos. Todos os elementos com o número atômico acima do ferro (z=26) são formados na explosão de supernovas.
Os elementos com número atômico Z=93 (Netúnio) em diante, até o z=118(Ununoctium) são, também, artificiais.
Obs.: Os elementos aqui ditos artificiais podem aparecer na natureza, providos de supernovas, porém sua meia-vida é muito curta (em relação à idade da Terra, por exemplo). Ficando, assim, difícil de achar estes materiais em nosso planeta.
Guilherme Rizzo 