Astrofísica revela a origem do corpo humano
O remanescente de supernova Cassiopeia A contém assinaturas de uma ampla variedade de elementos da tabela periódica, incluindo tudo o que é necessário para criar DNA. Crédito da imagem: NASA/CXC/SAO.
Não foi o Big Bang ou estrelas como o Sol que nos deram origem. A história é muito mais... explosiva.
No menor nível, o corpo humano é composto de partículas: principalmente núcleos atômicos e elétrons.
Os elementos do corpo humano. Enquanto, em massa, somos principalmente Oxigênio, Carbono, Hidrogênio e Nitrogênio, existem dezenas de elementos essenciais aos processos vitais no corpo humano. Crédito da imagem: Openstax college, Anatomy & Physiology, site Connexions.
Embora existam cerca de 90 elementos naturais, eles se originam de uma enorme variedade de lugares antes de chegar à Terra.
O Big Bang produz matéria e antimatéria, com um pouco mais de matéria sendo criada em algum momento, levando ao nosso Universo hoje. Nos estágios iniciais, antes que qualquer estrela se forme, apenas hidrogênio, hélio e pequenas quantidades de lítio são produzidas. Crédito da imagem: E. Siegel / Além da Galáxia.
O quente Big Bang fornece a origem dos elementos mais leves: hidrogênio e hélio, que ainda compõem 98% do Universo atual.
A impressão de um artista do ambiente no início do Universo depois que os primeiros trilhões de estrelas se formaram, viveram e morreram. A existência e o ciclo de vida das estrelas é o processo primário que enriquece o Universo além de apenas hidrogênio e hélio. Crédito da imagem: NASA/ESA/ESO/Wolfram Freudling et al. (STEF).
As estrelas que vivem, queimam e morrem fornecem esses outros 2%, assumindo a responsabilidade pelas moléculas complexas contidas em nosso Universo.
A criação de nêutrons livres durante as fases de alta energia no núcleo da vida de uma estrela permite que os elementos sejam construídos na tabela periódica, um de cada vez, por absorção de nêutrons e decaimento radioativo. Estrelas supergigantes e estrelas gigantes que entram na fase de nebulosa planetária são mostradas para fazer isso através do processo s. Crédito da imagem: NASA, ESA e The Hubble Heritage Team (STScI/AURA).
Estrelas pequenas, como o Sol, fundem elementos leves em elementos mais pesados, construindo lentamente o topo da tabela periódica adicionando nêutrons um de cada vez.
Remanescente de supernova G1.9+0.3, talvez a supernova mais recente da galáxia, fotografada pelo Chandra em 2013. As assinaturas de remanescentes de supernova e ejetados nos levam a concluir exatamente quanto de cada elemento pesado se origina dessa fonte. Crédito da imagem: NASA/CXC/NCSU/K.Borkowski et al.
Estrelas maiores terminam suas vidas em supernovas, com seus núcleos colapsando e implodindo, expelindo enormes quantidades de combustível queimado de volta ao Universo.
Nos momentos finais da fusão, duas estrelas de nêutrons não emitem apenas ondas gravitacionais, mas uma explosão catastrófica que ecoa por todo o espectro eletromagnético e uma enorme quantidade de elementos pesados em direção ao extremo superior da tabela periódica. Crédito da imagem: Universidade de Warwick / Mark Garlick.
Enquanto isso, anãs brancas e estrelas de nêutrons se fundem e explodem, enriquecendo ainda mais o Universo.
Esta imagem do Observatório de raios-X Chandra da NASA mostra a localização de diferentes elementos no remanescente de supernova Cassiopeia A, incluindo silício (vermelho), enxofre (amarelo), cálcio (verde) e ferro (roxo). Cada um desses elementos produz raios X dentro de faixas estreitas de energia, permitindo que mapas de sua localização sejam criados. Crédito da imagem: NASA/CXC/SAO.
Graças ao telescópio de raios-X Chandra da NASA, podemos observar quanto de cada elemento pesado vem de explosões recentes de supernovas.
Os elementos da tabela periódica e sua origem estão detalhados nesta imagem acima. A grande maioria do corpo humano, incluindo a maior parte de nosso oxigênio, carbono, nitrogênio, fósforo, cálcio e ferro, deve sua origem primária a estrelas massivas que se tornaram supernovas. Crédito da imagem: NASA/CXC/SAO/K. Divona.
Quando se trata do corpo humano, a maior parte do que nos constitui vem das supernovas, não de qualquer outra fonte.
À medida que se aproxima do final de sua evolução, os elementos pesados produzidos pela fusão nuclear dentro da estrela concentram-se em direção ao centro da estrela. Quando a estrela explode, a grande maioria das camadas externas absorvem nêutrons rapidamente, subindo na tabela periódica, e também são expelidas de volta ao Universo, onde participam da próxima geração de formação de estrelas e planetas. Crédito da imagem: NASA / CXC / S. Lee.
O maior achado? Cada elemento necessário para fazer o DNA é encontrado após a explosão de estrelas.
Imagem de microscópio eletrônico de varredura no nível subcelular. Embora o DNA seja uma molécula longa e incrivelmente complexa, ele é feito dos mesmos blocos de construção (átomos) que todo o resto. Crédito da imagem: Imagem de domínio público pelo Dr. Erskine Palmer, USCDCP.
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