A ORIGEM DOS ELEMENTOS QUÍMICOS

A Evolução do Universo

A evolução do Universo surgiu na sequênciade reacções nucleares entre partículasfundamentais no meio cósmico, cujo efeitomais importante foi a formação dos elementosquímicos.

Podemos ordenar essas sequências em…

-Nucleossíntese durante o Big Bang ou Primordial

- Nucleossíntese durante a evolução estelar

-Nucleossíntese interestelar.

Nucleossíntese durante o Big Bang ou Primordial

A diminuição da temperatura permitiu a génesede protões (p) e neutrões (n).

Cerca de 3 minutos depois do Big Bang, àtemperatura de aproximadamente de 300milhões de Kelvin, os protões e os neutrõesligaram-se entre si para formar os primeirosnúcleos dos átomos, fenómeno designado porNucleossíntese.

Cerca de 300 000 anos após o Big Bang e à temperatura de apenas 3000K,deixaram de existir electrões a livres. Estes ligaram-se aos núcleos, formandoos primeiros átomos: de Hidrogénio-1, Deutério, de Hélio-3, Hélio-4 e Lítio-7

O Aparecimento do Hidrogénio e do Hélio.A formação dos núcleos atómicos no Universoprimitivo foi o resultado de reacções nucleares.

Em primeiro lugar, um neutrão (n) e um protão (p)juntaram-se para originar Deutério (isótopo dehidrogénio), libertando radiação gama (γ).

Depois, o Deutério juntou-se a um neutrão ou a umprotão para dar, respectivamente Trítio ou Hélio-3

O Trítio e o Hélio capturaram um protão ou umneutrão, dando Hélio-4 (o isótopo pesado e maiscomum do Hélio).

Finalmente, o Hélio-4, colidindo com o Trítio oucom Hélio-3, origina Lítio-7 ou Berílio-7.

Consequência…

Como consequência da síntese atómicareferida anteriormente, os fotões deixaramde interagir continuamente com a matéria eo Universo tornou-se transparente àradiação electromagnética, foi esta radiaçãoprimordial, arrefecida pela expansão doUniverso dias de hoje, que deu origem àradiação de fundo.

Podemos Concluir …

Nucleossíntese estelar

• O nascimento dasestrelas pode seridêntico em todaselas, contudo oseu fim dependemuito da massainicial.

Estrutura de uma Estrela

O interior da estrela onde ocorre a fusão dohidrogénio é o núcleo ou coração da estrela, quese encontra a uma temperatura muito elevada;à sua volta, a temperatura é mais baixa. Ao fimde alguns milhões de anos, a estrela entra nasua fase “adulta”.

Fase Adulta

Um efeito de expansão contrário ao da atracçãogravitacional, criando uma situação de grandeestabilidade na estrela, correspondente à faseprincipal da sua vida.

As estrelas mais maciças (mais pesadas)queimam mais rapidamente o Hidrogénio porquenecessitam de maior quantidade de energia paraequilibrar a contracção gravitacional; por isso,são mais quentes (temperatura elevada), têm umtempo de vida menor e brilham mais.

A fase principal da vida de uma estrelatermina quando o hidrogénio do seunúcleo, consumido nas sucessivasreacções de fusão nuclear, esgota-se,originando a contracção da estrela(como as forças que contrariam aatracção gravitacional deixam de existir,o núcleo da estrela contrai-se, ao passoque as camadas exteriores seexpandem) e evolui de uma forma quedepende da sua massa.

Consoante a Massa é a sua evolução

Para:

- Gigante Vermelha

- Supergigante Vermelha

Constituição da Gigante Vermelha

No núcleo oucoração, ocorre afusão do hélio emcarbono e oxigénio.

Na camada fina, queenvolve o núcleo,continua a ocorrer afusão do hidrogénioem hélio.

Na camada exteriorexpandida, de coravermelhada não háreacções nucleares.

Gigante Vermelha → Anã brancaA temperatura do núcleo continua a aumentar edá-se a fusão do He→C . O Hélio é todoconsumido, o núcleo arrefece (não tem umatemperatura suficientemente alta para queocorram reacções de fusão.)

Como consequência, a parte exterior da estrela,constituída por gás ionizado, expande-se, elibertam um material que fica a sua volta. Forma-se a Nebulosa Planetária.

A parte central da estrela continua a contrair-se,até se transformar numa anã branca

Nebulosa planetária

Apresenta um aspecto

transparente e difuso.

Anã Branca

A parte central da

estrela continua a

contrair-se, até se

transformar numa

Anã branca.

Constituição da Supergigante Vermelha

Desenvolve-se, uma estrutura em

casca de cebola, com os

elementos mais pesados no

centro. Quando se atinge a fase

em que a parte central do núcleo

da estrela é constituída apenas

por ferro, as reacções de fusão

no núcleo cessam, a estrela

contrai-se, provocando um

grande aumento de densidade e

temperatura.

O processo culmina com a

explosão de uma Supernova.

Supergigante Vermelha → Supernova

As reacções de fusão nuclear não param quando o hélio se

esgota, mas continuam até à produção de núcleos de ferro.

A estrela colapsa sobre o efeito da gravidade. O núcleo

começa a aquecer e a tornar-se denso.

Ocorre a formação de neutrões a partir da fusão de protões

e electrões.

As camadas mais externas comprimem o núcleo de neutrões,

a temperatura aumenta e Explode, originando a Supernova.

Supernova

Depois da explosão, a

Supernova continua a evoluir,

acabando por se transformar

num pulsar (estrelas de

neutrões) ou num Buraco

negro, consoante a massa.

Quasares e Buracos Negros

Quasares ou estrelas de neutrões. Acompressão cada vez maior leva aque os núcleos colidam e sedesagreguem dando origem a umpulsar ou a uma estrela de neutrões- uma esfera relativamentepequena, com cerca de 20Km dediâmetro, mas de elevadadensidade.

Buracos negros - O núcleo estelar torna-se ainda mais denso do que o pulsar,causando um fim mais drástico para aSupernova. De facto, o que resta daestrela concentra-se ainda mais e acabapor se transformar num buraco negro –uma região do espaço com uma massatão elevada que a sua força gravitacionalnão permite que quer a matéria quer aenergia consigam escapar.

NUCLEOSSÍNTESE INTERESTELARNo entanto, há elementos com uma génesediferente, tendo sido formados por colisão deoutros elementos com raios cósmicos (partículasconstituídas por protões e electrões de grandeenergia cinética, provenientes de Supernovas eoutros fenómenos cósmicos).No espaço interestelar, a colisão dos raioscósmicos com certos elementos pode provocar acisão destes, formando-se elementos mais leves,ainda inexistente, como o Lítio-6, o Berílio e oBoro.

Abundância dos Elementos

Na Terra No Universo