Matéria, Espaço e Tempo.

A mescla dos ingredientes acima descritos é a síntese para a vida, como nos explicou Albert Einstein em 1905, através da sua equação da relatividade: E=mc², (onde E, significa “energia”, m, “massa” e c, “a velocidade da luz no vácuo”), a partir daí o universo tornou-se mais compreensível. Esse assunto pode até parecer entediante, mas lhes garanto, não é. Em nossa correria cotidiana, sem que percebamos, deixamos de lado a nossa curiosidade, nosso desejo por desvendar ou conhecer o nosso universo, a nossa origem. Onde estamos? Para onde vamos? Quem somos? De onde viemos?

Justamente para chamar a atenção para essas dúvidas é que elaborei, dentro do meu pequeno entendimento, essa pesquisa, com o intuito de levar até vocês a grandiosidade que nos envolve. Nós sabemos que a Lua orbita a Terra, e a Terra por sua vez, orbita o Sol. Mas e o Sol orbita o que? Recentemente ficamos sabendo que o nosso Sol, assim como o nosso sistema solar, orbitam um “Buraco Negro”, que se situa bem no centro de nossa galáxia, sendo que ela própria orbita outras galáxias, uma sustentando a outra na imensidão do espaço. A Via Láctea, galáxia onde se localiza o nosso sistema solar, tem idade estimada de 13,4 bilhões de anos e é constituída por cerca de 300 bilhões de estrelas, dentre elas o nosso Sol. É uma galáxia imensa, mas pequena frente a algumas de suas coirmãs, para cruzarmos todo o seu diâmetro, seria necessário viajarmos à velocidade da luz por contínuos 100 mil anos, (a luz viaja a 300 mil km por segundo, 1 ano luz equivale a 9,4 trilhões de quilômetros), inconcebível, portanto, ao ser humano. Estamos localizados em um de seus braços externos, chamado, braço de Órion, distante em torno de 30 mil anos luz, de seu centro. Bom! Agora já sabemos onde estamos no espaço.

A Via Láctea e a localização de nosso sistema solar, (ponto amarelo na ilustração), em seu centro existe um massivo “Buraco Negro”.

Há alguns anos atrás, astronautas levaram ao espaço invólucros que continham sal, areia e açúcar. Faziam experimentos acerca desses elementos no vácuo do espaço. Para a surpresa deles, notaram que as partículas se aglutinavam frenética e continuadamente, (dentro dos invólucros), mesmo sendo agitados. A partir de então passamos a entender o princípio da gravidade no espaço, que forma e dá sustentação a todos os corpos celestes no universo. Assim também é o processo de formação de qualquer estrela, tudo começa no interior de uma grande nuvem de poeira e gás, chamada nebulosa e muito comum nos bilhões, talvez trilhões de galáxias existentes. Essas nuvens, compostas principalmente de hidrogênio, (H), (elemento mais simples e abundante no universo, 92% da massa, seguida do Hélio, (He), 7%), se aglutinam em volta de si mesma, contraindo-se e comprimindo-se com o efeito da própria gravidade e rotação, assumindo forma esférica, aumentando a temperatura em virtude deste mesmo movimento, aglutinando mais poeira e gás e contorcendo-se e comprimindo-se cada vez mais. Esse processo de aglutinação, contorção e compressão no centro da nuvem, aglutina quase a totalidade da matéria da nebulosa, (o restante da nuvem de gás e poeira formam planetas e luas desse sistema solar insipiente), esse processo vai gradativamente elevando a temperatura no centro de aglutinação até ao ponto de atingir 18 milhões de graus em seu núcleo.

Foto da nebulosa da Roseta, uma nuvem de poeira e gás, distante da Terra cerca de 5,2 mil anos luz.

A pressão e a temperatura geradas são tamanhas, que dá ignição à fusão nuclear. Os átomos de hidrogênio passam a se fundir, transformando-se em átomos de hélio, esse processo gera uma quantidade enorme de energia, que nos chega na forma de luz e calor. A partir deste momento a contração e aglutinação cessam e a luta de duas forças: a da gravidade tentando implodi-la, e a fusão nuclear tentando explodi-la, passam a se contrapor, chegando a uma situação de equilíbrio e estabilidade, até que todo o

hidrogênio de seu núcleo seja consumido, esse processo leva cerca de 90% da vida da estrela. Segundo os cientistas, a nuvem de poeira e gás que formou o nosso sistema solar, era 100 vezes maior que o tamanho atual do nosso sistema solar e levou cerca de centena de milhões de anos para se aglutinar e lhe dar forma. Para termos uma ideia do que representa todo esse tamanho, vamos citar a viagem da sonda Voyager I, lançada para exploração do espaço em 1977 pelos americanos, e somente agora em 2012, 35 anos depois, conseguiu atingir as cercanias do nosso sistema solar.

Para que possamos compreender melhor o que ocorre dentro das estrelas, devemos tentar entender o que é:

Fusão Nuclear: Fissão Nuclear:

Na fusão nuclear, (que ocorre dentro das estrelas, como o nosso Sol), a descomunal pressão e temperatura, fundem o núcleo do átomo de hidrogênio, esse processo libera uma energia colossal, é essa energia que é irradiada pelo Sol e pelas estrelas proporcionando a vida.

Na fissão nuclear ocorre o contrário, o núcleo do átomo é quebrado iniciando uma reaçãoem cadeia e gerando grande energia e com ela a nefasta radiação, tão prejudicial aos humanos. Esse processo, (fissão nuclear, ocorre dentro de nossas usinas nucleares), é totalmente dominado pelo homem, mas ainda não conseguimos dominar, o ciclo da fusão nuclear, que é considerado mais limpo e de menor radiação.

Uma estrela de tamanho até 10 vezes o tamanho de nosso Sol é considerada uma estrela pequena, tem temperatura menor e queima o hidrogênio por mais tempo, portanto, têm vida mais longa. Ao esgotar o hidrogênio em seu interior, período estimado em 10 bilhões de anos, (hoje o nosso Sol encontra-se na metade de sua vida), o processo pára e tem inicio outra fase de contração e aquecimento em seu núcleo em

função da força de sua gravidade. Nesta nova fase, a estrela se expande tornando-se uma gigante vermelha, (o nosso Sol se expandirá de tal forma, que atingirá a orbita de Marte, pulverizando, Mercúrio, Vênus e o nosso planeta Terra). A temperatura interna na estrela, inimaginavelmente, duplica-se, dando ignição para a queima do novo combustível, o hélio, os produtos subsequentes dessa queima são: carbono, oxigênio, etc. Este processo levará entre 2 e 3 bilhões de anos. Ao esgotar o hélio a estrela colapsa, suas camadas superiores, em virtude da imensa gravidade, caem sobre o núcleo, gerando um espasmo explosivo e jogando ao espaço, poeira e gás, processo denominado nebulosa planetária. Finalmente, o que resta da estrela é seu núcleo reluzente à mostra, que passa a ser chamado de Anã Branca. Após bilhões, talvez, trilhões de anos, o núcleo se esfria, e o que remanesce desse Sol, é um diamante esférico, do tamanho da Terra e de bilhões de quilates. Bom! agora sabemos para onde vamos.

Essa é uma ilustração do Sol em seu estágio atual.

Essa foto da nebulosa NGC 7294, conhecida por “olho de Deus”, ilustra o espasmo explosivo de uma estrela com massa semelhante ao nosso Sol, ao término de seu combustível, ela colapsa, jogando sua crosta no espaço, processo chamado de nebulosa planetária, no centro da nebulosa, fica o núcleo da estrela, agora denominado Anã Branca.

“Do pó viestes e ao pó retornarás”, (Gênesis 3.19), literalmente essa citação bíblica mensura toda a nossa realidade, mas como? Somos produtos de estrelas e devemos nossas vidas à morte delas, cada átomo que compõem nosso corpo e tudo que nos cerca, foi criado pela fusão nuclear dentro das estrelas, e toda essa matéria é lançada no universo quando de suas mortes. O que determina a vida de uma estrela é a sua massa, portanto, estrelas com massa de até 10 vezes a de nosso Sol, esvaem-se vagarosamente, queimando hidrogênio e transformando-o em hélio por bilhões de anos, até tornarem-se um imenso diamante. Há outros tipos de estrelas, às vezes de mesmo tamanho do nosso Sol, mas formados binariamente e morrem em virtude da proximidade de sua parceira, em explosões gigantescas, mas neste trabalho, vamos focar as estrelas solitárias, como a nossa. Em estrelas de massas maiores que o Sol, as chamadas gigantes vermelhas, com massa entre 10 a 30 vezes o de nosso astro, essas estrelas têm vida muito curta, pois, devido ao seu gigantismo, expulsam mais matéria de seu interior, denominado vento solar e queimam velozmente seu hidrogênio, vivendo cerca de poucas centenas de milhões de anos. Nessas gigantes o processo de fusão nuclear não cessa no carbono, sua gravidade descomunal permite a sequência de sínteses que vão sendo sobrepostos no núcleo da estrela: hidrogênio, transformando-o em hélio, em seguida transforma o hélio em carbono, oxigênio, neônio, silício, magnésio, enxofre, cálcio, fósforo, potássio, sódio, cloro, entre outros, até a síntese do ferro. Como o ferro não gera energia, (o ferro absolve energia), o núcleo da estrela então sofre um colapso, aquecendo-se enormemente e explodindo como uma Supernova. A onda de choque produzida por essa explosão é espetacular, a energia é tamanha que o processo de síntese dos elementos mais pesados que o ferro tem inicio, tais quais, urânio, tungstênio, prata, platina, ouro entre outros. É desta forma que o ferro de nosso sangue, o cálcio de nossos ossos, o oxigênio que respiramos, e todos os outros elementos conhecidos são formados e espalhados pelo espaço, criando novas nuvens de poeira, gás, e demais dejetos estelares, que irão formar novos sistemas solares, propiciando um novo ciclo de vida pelo universo afora.

Bem! Basicamente, agora sabemos quem somos e de onde viemos, somos feitos da matéria gerada pela fusão nuclear no interior das estrelas, e viemos da explosão dessas mesmas estrelas, que esparramaram esse material pelo espaço, quando de suas explosões. Mas essa nossa viagem não termina aqui, pois, se formos aprofundar neste estudo, veremos que estrelas maiores que as mencionadas até aqui, têm outro fim, podem se transformar em estrelas de nêutrons ou se forem ainda maiores, em buracos negros, onde a gravidade é tão intensa que nem a luz consegue escapar, mas este assunto é para uma outra ocasião. Segue algumas ilustrações acerca da grandiosidade até aqui mencionada:

O Sol e sua correlação com os planetas de nosso sistema solar, a terra é o 3º planeta e caberia 1 milhão de vezes dentro do sol, cuja gravidade controla todo o sistema solar. Localizada a 150 milhões de quilômetros de distância da Terra, sua luz leva 8 minutos para chegar até nós. Em sua superfície o termômetro atingiria mais de 5 mil graus, e em seu núcleo dezenas de milhões de graus, suficiente o bastante para ativar a fusão nuclear, transformando milhões de toneladas de gás hidrogênio em energia, a cada segundo, que chega até nós na forma de luz e calor, possibilitando assim a vida.

Nesta ilustração podemos fazer um comparativo e ter uma ideia do tamanho do nosso Sol, (o primeiro à esquerda de baixo para cima), com algumas outras estrelas.

Nesta ilustração comparamos a maior estrela da figura anterior, (Antares), com a hipergigante VY Canis Majoris, a maior estrela conhecida no universo, distante da Terra cerca de 5.000 anos luz. Ela tem o diâmetro de 2,8 trilhões de Km, e é mais de 2 mil vezes maior que o nosso Sol. Um avião de passageiros voando a 900 Km/h., levaria 1.100 anos para completar um giro ao seu redor. Daqui a milhares de anos, ao esgotar seu combustível, se colapsará, transformando-se em uma Supernova.

Em uma explosão de Supernova, o brilho é tão intenso, que ultrapassa o brilho de galáxias inteiras. A supernova mais brilhante até hoje visualizada foi registrada no ano de 1006 e recebeu o nome de SN1006. A hiper explosão ocorreu por volta de 7.100 anos-luz de distância da Terra, ou seja, a luz dessa explosão viajou por 7.100 anos até chegar a nós. (Quando da explosão, aqui na Terra os nossos ancestrais estavam deixando as cavernas e começavam a construir suas moradias), a intensidade de seu brilho foi forte o suficiente para ser vista a olho nu durante o dia e permaneceu visível por meses. O diâmetro da onda de choque, (foto acima), causada pela explosão foi calculado em 60 anos luz, para se ter uma ideia deste tamanho, sabemos que a luz viaja por 6 horas para ir do Sol até Plutão, o último planeta do nosso sistema e distante do Sol 7,4 bilhões de Km. Para atravessarmos todo o diâmetro da onda de choque dessa explosão, levaríamos 60 anos, viajando à velocidade da luz que é de 300.000 quilômetros por segundo.

Esse trabalho foi elaborado baseando-se nos filmes documentários: “How the universe works” e “Universe”, (Como funciona o universo e Universo).

J.Leal – Agosto de 2009, trabalho apresentado para os alunos do 2º ano do 2º grau.