Elementos químicos e as estrelas

25 de dezembro, 2017 às 8:31 | Postado em Astronomia, Cosmologia, Física Nuclear, Física de Partículas

Se os elementos químicos são gerados na fornalha nuclear das estrelas. É possível que existam elementos estáveis diferentes dos conhecidos ?? Ou em toda a extensão do universo só podem existir os 92 dois elementos químicos naturais da tabela periódica.

No modelo cosmológico padrão, os elementos químicos da Tabela Periódica são fundamentais porque correspondem a cerca de 5% de tudo o que conseguimos “medir” no Universo, ou seja, a matéria bariônica, também denominada de matéria luminosa.  95% da composição do Universo é ainda desconhecida, dividida em matéria escura (27%) e energia escura (68%) que, apesar de ambas carregarem o termo “escura”, elas têm natureza diferentes.

Os elementos químicos da Tabela Periódica podem ser divididos em naturais (encontrados na Natureza) e artificiais (produzidos em laboratório). Por meio de uma técnica conhecida como espectroscopia (análise das propriedades físicas e químicas da luz dispersa de acordo com suas frequências), sabe-se hoje que os elementos naturais são formados, basicamente, por meio da nucleossíntese primordial (hidrogênio, hélio e um pouco de lítio) e da nucleossíntese estelar (todos os elementos químicos naturais da tabela periódica, exceto hidrogênio e hélio). Enquanto o primeiro canal produz os elementos nos 3 primeiros minutos após o Big Bang (origem do Universo), o segundo canal produz os elementos químicos no núcleo das estrelas, por fusão nuclear (elementos mais leves, começando pela transformação de hidrogênio em hélio, são transformados em elementos mais pesados, liberando energia). Isso é assim porque, com a expansão do Universo, depois de 3 minutos após o Big Bang a temperatura é muito baixa para que elementos mais pesados que hélio possam ser produzidos. Vale ressaltar que estrelas de diferentes massas (quanto menor a massa, mais tempo viverá a estrela) irão produzir, em diferentes escalas de tempo, diferentes elementos químicos. Estrelas com até 8 vezes a massa do Sol vivem bilhões de anos e produzirão, no máximo, um núcleo inerte de carbono/nitrogênio/oxigênio; já as estrelas mais massivas do que isso viverão milhões de anos produzindo elementos no núcleo que vão de hidrogênio a ferro. A Natureza proíbe que elementos mais pesados que o ferro sejam produzidos no interior da estrelas. Elementos mais pesados que ferro serão produzidos por outros processos como, por exemplo, captura de nêutrons após a explosão da Supernova do Tipo II, que corresponde à morte dramática de uma estrela de alta massa (acima de 8 vezes a massa do Sol).

Vale no entanto destacar que a maneira como a estrela se encontra se, por exemplo, isolada (como o nosso Sol) ou formando, por exemplo, um sistema duplo (ligada gravitacionalmente a outra estrela), é também determinante para ditar como os elementos químicos serão formados. Uma grande quantidade de ferro é produzida, por exemplo, nas explosões de Supernova Tipo Ia, cuja progenitoras são estrelas de baixa massa (menor que 8 vezes a massa do Sol) num sistema duplo.

Os elementos químicos são caracterizados por prótons (carga positiva), nêutrons (carga neutra) e elétrons (carga negativa). O número de prótons é que determina a “genética” do elemento químico. A massa atômica, por sua vez, é que dá o número total de partículas no núcleo do átomo. Existem, no entanto, os isótopos, que são as espécies distintas de um mesmo elemento. Hidrogênio tem 3 isótopos: prótio (1 próton e 0 nêutron), deutério (1 próton e 1 nêutron) e trítio (1 próton e 3 nêutrons). Os isótopos são encontrados na natureza em diferentes quantidades e muitos deles são radioativos, ou seja, muito instáveis, transformando-se em outros elementos por liberação de radiação. Dito isso, pode-se afirmar que cerca de 90 elementos químicos da Tabela Periódica são encontrados em grandes quantidades na Natureza. Dependendo do critério, outros 4 ou 8 elementos poderão também ser encontrados naturalmente como resultado do decaimento radioativo de elementos mais pesados. À medida que os estudos focados nos decaimentos radioativos progridam, é possível que novos elementos químicos sejam descobertos, mas eles serão provavelmente pouco abundantes na Natureza. Do hidrogênio ao urânio, ou seja, os 92 primeiros elementos químicos da Tabela Periódica, todos ocorrem naturalmente, embora 2 deles tenham sido produzidos em laboratório antes mesmo de serem detectados na Natureza. As razões de abundâncias dos elementos e de seus isótopos são diferentes.

Outras postagens sobre elementos químicos: 

Elementos químicos

Estabilidade Nuclear entre Isótopos do Urânio

Estabilidade nuclear