De que geração é o nosso Sol?

sun

O evento conhecido como Big Bang levou à existência no Universo de grandes quantidades de Hidrogénio (75%), alguma quantidade de Hélio (25%), e vestígios de Lítio.
Em traços gerais é isto que nos diz a Teoria do Big Bang.

Para simplificar, esqueçamos o Lítio, já que a percentagem é tão baixa que não tem qualquer relevância para esta nossa história.
Igualmente para simplificar, esqueçamos o Hélio, já que é um gás nobre, ou seja, do ponto de vista humano, não nos serve porque é pouco reativo (não combina com outros elementos).

Assim sendo, a partir do Big Bang temos sobretudo… Hidrogénio.

Deste modo, as primeiras estrelas que se formaram teriam qual elemento?
Obviamente, tinham Hidrogénio (e Hélio e Lítio, mas não relevemos isso). Porque todos os outros elementos ainda não existiam.
As primeiras estrelas eram enormes e bastante massivas, e eram constituídas por Hidrogénio (esquecendo os casos do Hélio e do Lítio, como referido atrás).

Quando observamos o Universo a enormes distâncias, vemos muito para trás no tempo.
E o que observamos é precisamente isso: estrelas massivas constituídas por Hidrogénio.
Estas fazem parte da 1ª Geração de Estrelas.

Entretanto essas primeiras estrelas, foram produzindo outros elementos. Além da conversão de Hidrogénio em Hélio, foram produzindo elementos como carbono, azoto/nitrogénio, oxigénio, magnésio, silício, fósforo, enxofre, cálcio, potássio, etc. As primeiras estrelas foram produzindo metais (em grosso modo, o nome que se dá a elementos mais pesados que Hidrogénio e Hélio). Foram produzindo elementos até ao elemento ferro, na tabela periódica.
Essas estrelas massivas, como qualquer estrela bastante massiva, viveram pouco e morreram como supernovas. Ao entrarem no processo conhecido como supernova, nesses breves momentos, existe temperatura suficiente para criar todos os outros elementos (naturais) da tabela periódica (como cobre, zinco, chumbo, prata, ouro, platina, etc). Isto ainda hoje acontece com todas as estrelas que implodem o seu núcleo como supernova.
Por outro lado, uma das consequências da supernova, é espalhar as “entranhas” das estrelas pelo Universo. Ou seja, os elementos produzidos pelas estrelas vão sendo espalhados pelo Universo.

Como sabemos, o Hidrogénio é o elemento mais simples. Ao olhar para a Tabela Periódica, à medida que vamos “andando por ela”, os elementos tornam-se mais complexos, o que quer dizer que é preciso cada vez mais energia para os criar. Sendo assim, é absolutamente normal que os elementos mais abundantes sejam os primeiros e os mais rarefeitos os últimos.

Crédito: pttable

Crédito: ptable

À medida que o universo evolui, vai tendo uma abundância cada vez maior de, por exemplo, ferro. Não existia no início, mas à medida que as estrelas o produzem e o espalham pelo Universo, as “novas estrelas” terão “ferro” à sua disposição.
Claro que as estrelas terão sempre o Hidrogénio como elemento mais abundante. Mas os vestígios de outros elementos vão sendo cada vez mais na constituição estelar, à medida que o Universo envelhece e novas estrelas se forem formando.

Devido a tudo isto, sabemos que as estrelas de 1ª geração não poderiam ter metais na sua constituição (porque ainda não existiam).
Já uma estrela formada há 10.000 milhões (10 bilhões, no Brasil) de anos já terá uma quantidade ínfima de ferro. Uma estrela formada agora terá um pouco mais de ferro na sua constituição (ainda muito pouco, mas um pouquinho mais que uma estrela formada antes). E uma estrela que se forme daqui a 100.000 milhões (100 bilhões, no Brasil) de anos terá uma quantidade muito pequena de ferro, mas ainda assim maior do que uma estrela formada hoje.
Assim, analisando a constituição química de uma estrela, podemos ver, por exemplo, quanto ferro tem. Ao fazermos isso, sabemos – mais ou menos – quando é que ela nasceu.

threshold03_gallery01_02

Assim que uma estrela “morre” como supernova, a onda de choque desta “explosão” vai-se propagar pelo Universo.
Essa onda de choque da explosão, com alguma quantidade desses elementos espalhados, irá entretanto afetar uma grande nuvem molecular bastante longe do local da supernova.
Essas nuvens moleculares são berçários estelares, ou seja, onde as estrelas se formam.

Assim, quando as ondas de choque (com os elementos químicos a serem espalhados pelo Universo) das estrelas de primeira geração encontram nuvens moleculares, irão influenciar certas partes dessas nuvens, tornando-as momentaneamente mais densas. Uma maior densidade irá levar a maior gravidade, o que levará a que junte mais gás que se encontre à sua volta, o que levará a maior densidade, o que levará a maior gravidade, o que levará a que junte mais gás que se encontre à sua volta, o que levará a maior densidade, e assim sucessivamente. Cada um destes locais na nuvem molecular irá formar uma nova estrela (não vou falar em anãs castanhas/marrons).
Estas estrelas são já de segunda geração: formaram-se após a morte de algumas estrelas de 1ª geração que afetaram a nuvem molecular que foi o seu berço.

Estas estrelas de 2ª geração são maioritariamente hidrogénio (continua a ser o elemento mais abundante no Universo), mas já têm alguns elementos mais pesados… que foram formados nas estrelas de 1ª geração.

Crédito: JPL

Crédito: JPL

Este mesmo processo passa-se posteriormente nas estrelas de 2ª geração, que durante a sua vida formam mais alguns elementos pesados, que também várias delas (as massivas) vão entrar em processo de supernova, criar mais elementos pesados, e espalhar esses elementos pela galáxia… influenciando outras nuvens moleculares que irão formar novas estrelas.

Entretanto uma nuvem molecular nesta nossa “zona” do Universo sentiu a onda de choque de algumas supernovas dessas estrelas de 2ª geração. Esta nuvem molecular local formou várias estrelas devido a isso. Uma dessas estrelas formadas é o Sol.

Crédito: JPL

Crédito: JPL

O Sol tem uma constituição que parece ser uma estrela de 2ª geração ou 3ª geração, devido à percentagem de elementos pesados que tem… e que se sabe que foram feitos em estrelas anteriores.
Ou seja, devido a ter metais, o Sol não pode ser uma estrela de 1ª geração. Por outro lado, como nasceu há somente 5 mil milhões (bilhões, no Brasil) de anos, obviamente que não foi uma das primeiras estrelas no Universo (que se formou há 13,8 mil milhões (bilhões, no Brasil) de anos).
Além disto, tendo em conta que as primeiras estrelas, bastante massivas, duraram muito pouco tempo (algumas dezenas de milhões de anos) e que ao longo do tempo o Universo vai criando mais e mais estrelas menos massivas, então é perfeitamente normal que o Sol tenha recebido os restos (elementos) de estrelas de 2ª geração.

Devido a estas duas razões (constituição solar e altura em que se formou), o que se pode dizer com toda a certeza é que o Sol é uma estrela de pelo menos 2ª geração, provavelmente de 3ª geração.

Composição em termos percentuais da fotosfera solar, ou seja, da sua "superfície" (se fosse sólida, que não é). Crédito: wikipedia.

Composição em termos percentuais da fotosfera solar, ou seja, da sua “superfície” (se fosse sólida, que não é). Note-se que se tem que adaptar estes valores para a idade do Sol, já que desde que o Sol se formou, alguns metais presentes nas camadas externas gradualmente afundaram em direção ao centro. Crédito: NASA

Por último, deixem-me realçar que a verdade é que não se pode olhar só para a estrela. Na verdade, examina-se o sistema estelar onde as estrelas estão inseridas.
Por exemplo, o Sol tem um sistema planetário a orbitá-la. Os planetas, sobretudo os rochosos, são constituídos por metais (elementos mais pesados que Hidrogénio e Hélio). Sendo assim, o Sol não poderia ser uma estrela de 1ª geração já que no seu berço tinha metais em quantidade suficiente que levaram à formação de planetas rochosos. Tem que ser, certamente, uma estrela de, pelo menos, 2ª geração.

Isto tem, inclusivé, implicações na astrobiologia. As estrelas de 1ª geração não poderiam ter vida como a conhecemos, já que a vida que conhecemos precisa de planetas para se gerar e evoluir. E tendo em conta que algumas das reações químicas no Universo precisam de, pelo menos, ter uma superfície em partículas de poeira, então podemos ignorar o tempo das primeiras estrelas como uma era propícia à vida como a conhecemos.

14 comentários

1 ping

Passar directamente para o formulário dos comentários,

  1. oi,deixe -me fazer uma pergunta, e desculpe-me minha ignorância.
    as super novas são resultantes de explosões estrelares, então eu estava pesquisando na internet,e lá dizia que as super novas com o tempo ficam invisíveis.,
    minha pergunta é
    porque ficam invisíveis ?elas perdem o brilho e ficam e transforma-se em rochas ou perdem o brilho e transforma-se em nuvem de poeira ?

    agradeço.

    1. A supernova é a “explosão estelar”. Na verdade, a contração do núcleo e sua posterior explosão.

      Como em qualquer explosão, você tem um grande brilho no momento, e depois com o tempo e a dispersão, as coisas vão ficando mais tênues, claro.
      O mesmo se passa em qualquer explosão na Terra.
      Quando explode uma bomba o que acontece ao brilho?

  2. Na sequência de alguns comentários a este artigo (em https://www.facebook.com/photo.php?fbid=743152742384822&set=a.493535780679854.123092.100000703096796&type=1&theater&notif_t=photo_reply), reproduzo aqui um comentário que deixei naquele espaço, relativo à possibilidade de se terem formado planetas a partir de matéria com composição primordial.

    É muito problemático formar planetas a partir de matéria com composição primordial (a que resultou do Big Bang). As estrelas de 1ª geração (estrelas de População III na linguagem habitualmente utilizada entre os astrónomos) talvez pudessem ter massas tão baixas quanto cerca de 0.1 massas solares, mas fragmentos com massa inferior àquele valor não parece ser possível. Para formar estrelas de baixa massa (e planetas) é necessário dissipar energia (arrefecer o gás) de forma muito eficiente e quando o gás tem a composição primordial não parece existir um mecanismo que o consiga fazer. É aqui que entram os metais… Tanto quanto se sabe, apenas quando há metais em quantidade suficiente (formados inicialmente pelas estrelas de Pop. III) é possível arrefecer o gás suficientemente depressa para que as estrelas de baixa massa e os planetas se formem (mesmo os gigantes gasosos).

    Para quem quiser detalhes, aponto para o artigo ***técnico*** http://arxiv.org/abs/1212.0519 e referencias nele incluídas, não podendo deixar de referir que várias daquelas referências são para artigos de investigadores do Centro de Astrofísica da Universidade do Porto.

    Aproveito este comentário também para notar que, relativamente ao último parágrafo [do artigo do Carlos Oliveira], nem é necessário invocar a necessidade de planetas para a existência de vida como a conhecemos em torno de estrelas de 1º geração… Vida como a conhecemos necessita de um conjunto de elementos químicos que simplesmente não existia no universo naquela época, entre os quais noto tão só o carbono… 😉

  3. Mas se os elementos pesados se tornarem cada vez mais abundantes, chegará em muito tempo (a menos que o universo acabe por outro motivo durante esse tempo) o momento em que não haverão mais estrelas, restando apenas corpos rochosos em grande maioria a vagar por um universo frio.

    Você diz que o universo acabará antes. Mas por qual razão? Esse fenômeno poderia acabar com o universo? Não é possivel o universo continuar existindo sem estrelas?

    1. Se o Universo se continuar a expandir, chegará “um dia” em que nem sequer consegue ter gravidade (ou temperatura) suficiente para unir átomos…

      É o Chamado Big Freeze.:
      http://en.wikipedia.org/wiki/Future_of_an_expanding_universe

      As estrelas deixarão de se formar daqui a 100 triliões (americanos e brasileiros) de anos.
      http://en.wikipedia.org/wiki/Future_of_an_expanding_universe#Star_formation_ceases

      abraços

    • Nixon M. Silva on 29/03/2014 at 00:44
    • Responder

    Então isso significa que nas futuras gerações estrelares do Universo a abundância de elementos mais pesados irá subir, certo? Poderia chegar a um ponto, sem levar em consideração uma escala de tempo, em que elementos mais leves sejam quase ou totalmente escassos?

    1. Sim (resposta à primeira pergunta).

      Não, porque dessa forma não haveria estrelas 😉 (é preciso existir uma abundancia de hidrogénio para as estrelas existirem… e só depois disso podem formar metais)
      Por outro lado, antes dos metais “rularem” o Universo, o Universo acabará… 😉

      abraços!

    • José Simões on 28/03/2014 at 15:47
    • Responder

    Começa a ser sugerida a ideia que nem as supernovas conseguem produzir os elementos mais pesados da tabela periódica (tipicamente o ouro e os mais pesados) em opisiçao ao que foi dito. Pelo menos em quantidades substânciais para explicar a abundância cósmica.

    Ver por exemplo:

    http://www.smithsonianmag.com/science-nature/all-the-gold-in-the-universe-could-come-from-the-collisions-of-neutron-stars-13474145/?no-ist

    aka

    http://goo.gl/EgqwhK

    ATENÇÃO: isto ainda me pareçe especulativo, mas é a especular que se começa.

    1. Muito interessante! 🙂

      Lendo o artigo, apesar de eles especularem para as abundancias já observadas no Universo (e assim não ser uma previsão), parece-me que este tipo de evento não exclui as supernovas como factor determinante também.

      Os elementos pesados precisam de muita energia para se formarem a partir de elementos mais leves.
      Tendo a existência desses elementos mais leves, então parece-me que quaisquer “explosões” que produzam a energia suficiente, poderão “criar” elementos mais pesados 😉

      abraços!

        • José Simões on 28/03/2014 at 18:34

        O título é “All the Gold in the Universe Could Come From the Collisions of Neutron Stars”:

        ALL.

        E o site é do Smithsonian que tem alguma credibilidade.

      1. Eu sei que sim. Mas não existiram previsões, existiu sim uma tentativa de correlação à posteriori, que, como sabemos, não implica causalidade.
        E, lendo o artigo, não há nada no artigo que exclua diferentes eventos para a criação dos mesmos elementos, logo que exista a matéria prima e a energia necessária.

        Apesar de eu adorar os museus Smithsonian, faço notar que aqui se está a falar da revista. É uma revista comercial.
        E mesmo que fosse um site de artigos científicos, penso que todos temos ainda bem presentes os erros nos artigos da Nature, quer sobre Stephen Hawking, quer sobre a Inflação Cósmica. Ambos os artigos estavam com erros. E no entanto, ninguém aqui está a afirmar que a Nature não é credível. 😉

        Argumentos de Autoridade não funcionam em ciência. Tem sempre que se ter espírito crítico 😉

        abraços!

    • Eugenio Rietsch Monteiro on 28/03/2014 at 12:04
    • Responder

    Este mundo é fascinante mas este estudo evidencia a minha incapacidade de poder ir mais longe, por falta de preparação anterior adequada. Mesmo assim, faço um esforço.

  4. Muito interessante a matéria.

    Seria possível existir vida em planetas formados apartir da segunda geração de estrelas?

    Ou seja depois de que as primeiras SuperNovas fizeram os primeiros planetas ?

    1. Bem, possível é sempre… provável, não.
      Assim como praticamente todos os planetas dos sistema solar, não têm vida 😉

      abraços!

  1. […] tempestade, tornado, heliosfera, canção. Dois Sóis. Halo Solar em Fátima. Pilar Solar (aqui). Geração. Sol na mão. Sol visto de diferentes planetas. Trânsito de […]

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado.

Este site utiliza o Akismet para reduzir spam. Fica a saber como são processados os dados dos comentários.