“O nitrogênio em nosso DNA, o cálcio em nossos dentes, o ferro em nosso sangue e o carbono em nossas tortas de maçã foram produzidos no interior de estrelas em colapso. Nós somos feitos de poeira de estrelas.”

Em meu texto anterior, falei um pouco sobre o ciclo de vida de estrelas que tenham até oito vezes a massa do nosso Sol. Agora vamos ver um pouco sobre estrelas maiores e como isso está relacionado com a origem dos elementos químicos.

Origem dos elementos químicos

Estrelas que têm mais de oito vezes a massa do Sol começam a queima de seu combustível da mesma forma que as estrelas menos massivas: com a fusão de hidrogênio em hélio. Quando o hidrogênio acaba, a estrela começa a colapsar, o que aumenta a temperatura e a pressão do núcleo, possibilitando a fusão de hélio em carbono, enquanto o hidrogênio em camadas mais externas começa a se fundir, expandindo a estrela.

A força gravitacional no núcleo dessas estrelas é muito alta, devido à sua grande massa. Isso faz com que a temperatura alcance valores muito superiores às encontradas nas estrelas de massas menores. Essa temperatura é alta o suficiente para que, quando o hélio acabar e o núcleo de carbono se contrair, o processo reacional tenha continuidade. Assim, o carbono no núcleo começa a se fundir, gerando neônio. Acabando o carbono, o neônio se funde, gerando oxigênio. Depois é formado silício e, finalmente, ferro.

Imagem de remanescente da Supernova W49B. Contém o buraco negro mais recente formado na Via Láctea. [Ref.]

A cada uma dessas diferentes reações de fusão, há energia sendo liberada em quantidade cada vez menor, sendo que, chegando ao núcleo de ferro, este é tão estável que, para que a fusão desses átomos ocorra, é necessário o consumo de energia.

Por isso, quando o núcleo de estrelas massivas se torna um núcleo de ferro puro, a compressão devido à atração da gravidade sobre si mesmo faz com que o núcleo colapse sobre seu próprio peso.

Se a massa do núcleo for menor que três vezes a massa do nosso Sol, o colapso do núcleo pode ser interrompido pela pressão de nêutrons. Nesse caso, o núcleo se torna uma estrela de nêutrons. Se a massa do núcleo for maior que três massas solares, nem mesmo a pressão de nêutrons é suficiente para resistir à gravidade e o núcleo colapsa num buraco negro estelar.

Gif de uma Supernova [Ref.]

Em ambos os casos, as camadas externas da estrela são ejetadas para o espaço numa grande explosão chamada supernova.

O gás ejetado se expande, enriquecendo o meio interestelar com todos os elementos sintetizados durante o tempo de vida da estrela e na própria explosão. Esses remanescentes da supernova são os centros de distribuição química do universo.

Se o núcleo de ferro é tão estável, como existem elementos químicos mais pesados?

Durante os poucos segundos em que o colapso ocorre, condições especiais de temperatura e pressão existem na supernova. Essas condições permitem a formação de elementos mais pesados que o ferro.

Imagem da tabela periódica.

Os elementos recém criados são ejetados na forma de uma nuvem de gás que contém cerca de 90% de hidrogênio, 9% de hélio e 1% de átomos mais pesados. Além disso, ao redor da estrela colapsada há também “poeira” que contém silicatos, carbono, ferro, água em forma de gelo, metano, amônia e algumas moléculas orgânicas pequenas, como o formaldeído.

Com exceção do hidrogênio, que já estava presente desde o Big Bang, todos os elementos do universo, da galáxia, da Terra e de nós mesmos foram fabricados ao longo de bilhões de anos no interior de estrelas e liberados no universo através da morte de muitas delas, seja com a formação de nebulosas (no caso de estrelas pequenas) ou de supernovas (no caso de estrelas grandes).