O documento descreve a origem dos elementos químicos no Universo, incluindo a formação de hidrogênio e hélio durante o Big Bang, a nucleossíntese estelar que criou elementos mais pesados em estrelas, e a nucleossíntese interestelar na qual raios cósmicos criaram alguns elementos raros.

1. A ORIGEM DOS ELEMENTOS
QUÍMICOS

2. A Evolução do Universo
A evolução do Universo surgiu na sequência
de reacções nucleares entre partículas
fundamentais no meio cósmico, cujo efeito
mais importante foi a formação dos elementos
químicos.

3. Podemos ordenar essas sequências em…
-Nucleossíntese durante o Big Bang ou Primordial
- Nucleossíntese durante a evolução estelar
-Nucleossíntese interestelar.

4. Nucleossíntese durante o Big
Bang ou Primordial
A diminuição da temperatura permitiu a génese
de protões (p) e neutrões (n).
Cerca de 3 minutos depois do Big Bang, à
temperatura de aproximadamente de 300
milhões de Kelvin, os protões e os neutrões
ligaram-se entre si para formar os primeiros
núcleos dos átomos, fenómeno designado por
Nucleossíntese.

5. 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, formando
os primeiros átomos: de Hidrogénio-1, Deutério, de Hélio-3, Hélio-4 e Lítio-7

6. O Aparecimento do Hidrogénio e do Hélio.
A formação dos núcleos atómicos no Universo
primitivo foi o resultado de reacções nucleares.
Em primeiro lugar, um neutrão (n) e um protão (p)
juntaram-se para originar Deutério (isótopo de
hidrogénio), libertando radiação gama (γ).
Depois, o Deutério juntou-se a um neutrão ou a um
protão para dar, respectivamente Trítio ou Hélio-3
O Trítio e o Hélio capturaram um protão ou um
neutrão, dando Hélio-4 (o isótopo pesado e mais
comum do Hélio).
Finalmente, o Hélio-4, colidindo com o Trítio ou
com Hélio-3, origina Lítio-7 ou Berílio-7.

7. Consequência…
Como consequência da síntese atómica
referida anteriormente, os fotões deixaram
de interagir continuamente com a matéria e
o Universo tornou-se transparente à
radiação electromagnética, foi esta radiação
primordial, arrefecida pela expansão do
Universo dias de hoje, que deu origem à
radiação de fundo.

8. Podemos Concluir …

9. Nucleossíntese estelar
• O nascimento das
estrelas pode ser
idêntico em todas
elas, contudo o
seu fim depende
muito da massa
inicial.

10. Estrutura de uma Estrela
O interior da estrela onde ocorre a fusão do
hidrogénio é o núcleo ou coração da estrela, que
se encontra a uma temperatura muito elevada;
à sua volta, a temperatura é mais baixa. Ao fim
de alguns milhões de anos, a estrela entra na
sua fase “adulta”.

11. Fase Adulta
Um efeito de expansão contrário ao da atracção
gravitacional, criando uma situação de grande
estabilidade na estrela, correspondente à fase
principal da sua vida.
As estrelas mais maciças (mais pesadas)
queimam mais rapidamente o Hidrogénio porque
necessitam de maior quantidade de energia para
equilibrar a contracção gravitacional; por isso,
são mais quentes (temperatura elevada), têm um
tempo de vida menor e brilham mais.

12. A fase principal da vida de uma estrela
termina quando o hidrogénio do seu
núcleo, consumido nas sucessivas
reacções de fusão nuclear, esgota-se,
originando a contracção da estrela
(como as forças que contrariam a
atracção gravitacional deixam de existir,
o núcleo da estrela contrai-se, ao passo
que as camadas exteriores se
expandem) e evolui de uma forma que
depende da sua massa.

13. Consoante a Massa é a sua evolução
Para:
- Gigante Vermelha
- Supergigante Vermelha

14. Constituição da Gigante Vermelha
No núcleo ou
coração, ocorre a
fusão do hélio em
carbono e oxigénio.
Na camada fina, que
envolve o núcleo,
continua a ocorrer a
fusão do hidrogénio
em hélio.
Na camada exterior
expandida, de cor
avermelhada não há
reacções nucleares.

15. Gigante Vermelha → Anã branca
A temperatura do núcleo continua a aumentar e
dá-se a fusão do He→C . O Hélio é todo
consumido, o núcleo arrefece (não tem uma
temperatura suficientemente alta para que
ocorram reacções de fusão.)
Como consequência, a parte exterior da estrela,
constituída por gás ionizado, expande-se, e
libertam 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

16. Nebulosa planetária
Apresenta um aspecto
transparente e difuso.

17. Anã Branca
A parte central da
estrela continua a
contrair-se, até se
transformar numa
Anã branca.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. Quasares e Buracos Negros
Quasares ou estrelas de neutrões. A Buracos negros - O núcleo estelar torna-
compressão cada vez maior leva a se ainda mais denso do que o pulsar,
que os núcleos colidam e se causando um fim mais drástico para a
desagreguem dando origem a um Supernova. De facto, o que resta da
pulsar ou a uma estrela de neutrões estrela concentra-se ainda mais e acaba
- uma esfera relativamente por se transformar num buraco negro –
pequena, com cerca de 20Km de uma região do espaço com uma massa
diâmetro, mas de elevada tão elevada que a sua força gravitacional
densidade. não permite que quer a matéria quer a
energia consigam escapar.

23. NUCLEOSSÍNTESE INTERESTELAR
No entanto, há elementos com uma génese
diferente, tendo sido formados por colisão de
outros elementos com raios cósmicos (partículas
constituídas por protões e electrões de grande
energia cinética, provenientes de Supernovas e
outros fenómenos cósmicos).
No espaço interestelar, a colisão dos raios
cósmicos com certos elementos pode provocar a
cisão destes, formando-se elementos mais leves,
ainda inexistente, como o Lítio-6, o Berílio e o
Boro.

25. Abundância dos Elementos
Na Terra No Universo