Como os elementos do Universo se formaram?

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Resumo: Recentemente, o escritor e cosmólogo teórico Paul Sutter publicou no site Space.com um artigo explicando como os elementos do universo se formaram através dos tempos, desde os gases leves como o hélio, até os metais pesados como o chumbo. O ponto de partida da história dos elementos ocorreu alguns segundos após o Big Bang.

Ao contrário do que se pensa, o Big Bang não foi uma grande explosão, pois, nesse caso, a matéria teria sido atirada para fora de algum lugar. Mas não existia ainda a noção de "fora", pois, naquele momento primordial, o cosmos inteiro estava comprimido em um volume milhões de vezes menor do que o atual universo.

lém disso, a altíssima densidade resultava em uma temperatura média do material existente superior a um bilhão de graus, capaz de gerar reações nucleares. Devido ao intenso calor, não havia átomos; apenas partículas subatômicas como quarks e glúons, fervendo em um estado de plasma bruto.

Formação das partículas elementares do Universo

Assim que começou a se expandir, o Universo esfriou, e os quarks puderam, finalmente, se unir para formar os primeiros prótons e nêutrons, sem se desintegrarem. Mais leves, os primeiros se tornaram mais numerosos (na proporção de seis para cada nêutron) quando as partículas pesadas congelaram. Como não são estáveis, os nêutrons sofrem decaimento radiativo em 880 segundos.

No entanto, parte dos nêutrons começou a se ligar aos prótons para a formar os primeiros núcleos atômicos. Entre os elementos leves, o hélio-4 (⁴He) — com seus pares de prótons e nêutrons — é o que tem maior energia de ligação, ou seja, é o mais fácil de formar e o mais difícil de quebrar.

Dessa forma, preveem os cosmólogos, o Universo deve ter começado com uma mistura de cerca de 75% de hidrogênio (que é um próton isolado), 25% de hélio e uma pequena dispersão de lítio, que não varia de uma região do Universo para outra.

Nucleossíntese dos elementos do Universo

A etapa seguinte da história dos elementos no Universo ocorreu somente após a primeira geração de estrelas, ou seja, centenas de milhões de anos após o big bang. Esses astros luminosos sobrevivem através da fusão nuclear, convertendo hidrogênio em hélio.

Alguns bilhões de anos depois, perto do fim de suas vidas, estrelas como o nosso Sol começam a fundir o hélio em carbono e oxigênio, e morrem como nebulosas planetárias. Já estrelas com massas de pelo menos oito sóis fundem elementos mais pesados nos seus núcleos e geram, no seu fim: azoto, neônio, silício, enxofre, magnésio, níquel, crómio e ferro.

Os elementos restantes da tabela periódica são produzidos apenas depois da morte das estrelas. "Estrelas menores se viram lentamente do avesso, expelindo suas entranhas por todos os seus sistemas estelares. Estrelas maiores explodem em violentos cataclismos conhecidos como supernovas", conclui Sutter.