A história científica de como cada elemento foi feito

O espectro de luz visível do Sol, que nos ajuda a entender não apenas sua temperatura e ionização, mas a abundância dos elementos presentes. Crédito da imagem: Nigel A. Sharp, NOAO/NSO/Kitt Peak FTS/AURA/NSF.



Acha que a tabela periódica é complicada? Agora aprenda como cada elemento nele foi criado.


É função da ciência descobrir a existência de um reino geral de ordem na natureza e encontrar as causas que governam essa ordem. E isso se refere em igual medida às relações do homem — sociais e políticas — e ao universo inteiro como um todo. – Dmitri Mendeleev



Existem mais de 100 elementos na tabela periódica, dos quais 91 são encontrados naturalmente na Terra.



A fonte primária das abundâncias de cada um dos elementos encontrados no Universo hoje. Uma ‘estrela pequena’ é qualquer estrela que não seja massiva o suficiente para se tornar uma supergigante e se tornar uma supernova; muitos elementos atribuídos a supernovas podem ser melhor criados por fusões de estrelas de nêutrons. Crédito da imagem: Tabela Periódica de Nucleossíntese / Mark R. Leach / FigShare.

Mas no momento do Big Bang, nenhum deles existia.



O Universo primitivo estava cheio de matéria e radiação, e era tão quente e denso que os quarks e glúons presentes não se formavam em prótons e nêutrons individuais, mas permaneciam em um plasma de quark-glúon. Crédito da imagem: colaboração RHIC, Brookhaven.



Após o primeiro segundo, quarks e glúons esfriaram para formar estados ligados: prótons e nêutrons.

À medida que a matéria e a antimatéria se aniquilam no início do Universo, os quarks e glúons restantes esfriam para formar prótons e nêutrons estáveis. Crédito da imagem: Ethan Siegel / Além da Galáxia.



Depois de três minutos, o Universo quente fundiu esses núcleons em hélio e um pouquinho de lítio, mas não mais.

As abundâncias previstas de hélio-4, deutério, hélio-3 e lítio-7 conforme previsto pela Nucleossíntese do Big Bang, com observações mostradas nos círculos vermelhos. Crédito da imagem: NASA / WMAP Science Team.



Depois de dezenas de milhões de anos, finalmente formamos as primeiras estrelas, produzindo hélio adicional.



A impressão de um artista do ambiente no início do Universo depois que os primeiros trilhões de estrelas se formaram, viveram e morreram. O lítio não é mais o terceiro elemento mais abundante neste momento. Crédito da imagem: NASA/ESA/ESO/Wolfram Freudling et al. (STEF).

Estrelas suficientemente massivas se tornam gigantes, fundindo hélio em carbono, produzindo também nitrogênio, oxigênio, néon e magnésio.



O diagrama cor-magnitude de estrelas notáveis. A supergigante vermelha mais brilhante, Betelgeuse, é mostrada no canto superior direito. Crédito da imagem: Observatório Europeu do Sul.

As estrelas mais massivas tornam-se supergigantes, fundindo carbono, oxigênio, silício e enxofre, atingindo os metais de transição.



Fundindo elementos em camadas semelhantes a cebolas, estrelas ultramassivas podem acumular carbono, oxigênio, silício, enxofre, ferro e muito mais em pouco tempo. Crédito da imagem: Nicole Rager Fuller da NSF.

Estrelas gigantes e supergigantes criam nêutrons livres, que podem construir núcleos até o chumbo/bismuto.

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: Chuck Magee / http://lablemminglounge.blogspot.com .

A maioria das supergigantes se transforma em supernova, onde nêutrons rápidos são absorvidos, atingindo o urânio e além.

Remanescentes de supernovas (L) e nebulosas planetárias (R) são ambas as maneiras pelas quais as estrelas reciclam seus elementos queimados e pesados ​​de volta ao meio interestelar e à próxima geração de estrelas e planetas. Crédito da imagem: Instrumento e equipe do ESO / Very Large Telescope / FORS (L); NASA, ESA, C.R. O'Dell (Vanderbilt) e D. Thompson (Large Binocular Telescope) (R).

As fusões de estrelas de nêutrons criam as maiores abundâncias de elementos pesados ​​de todas, incluindo ouro, mercúrio e platina.

Duas estrelas de nêutrons colidindo, que é a fonte primária de muitos dos elementos mais pesados ​​da tabela periódica do Universo. Cerca de 3 a 5% da massa é expelida em tal colisão; o resto torna-se um único buraco negro. Crédito da imagem: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

Enquanto isso, os raios cósmicos separam os núcleos, criando o lítio, o berílio e o boro do Universo.

Os raios cósmicos produzidos por fontes astrofísicas de alta energia podem atingir a superfície da Terra. Quando um raio cósmico colide com um núcleo pesado, ocorre a espalação – produzindo elementos mais leves. Três elementos são feitos por este processo mais do que qualquer outro no Universo. Crédito da imagem: colaboração ASPERA / AStroParticle ERAnet.

Finalmente, os elementos mais pesados ​​e instáveis ​​são feitos em laboratórios terrestres.

Atualizando a tabela periódica, Albert Ghiorso inscreve Lw (lawrencium) no espaço 103; os co-descobridores (da esquerda para a direita) Robert Latimer, Dr. Torbjorn Sikkeland e Almon Larsh observam com aprovação. Foi o primeiro elemento a ser criado usando meios inteiramente nucleares em condições terrestres. Crédito da imagem: Domínio Público / Governo dos EUA.

O resultado é o Universo rico e diversificado que habitamos hoje.

As abundâncias dos elementos no Universo hoje, conforme medido para o nosso Sistema Solar. Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons 28 bytes.

Por fim, a origem primária de cada elemento é conhecida.

A imagem mais atual e atualizada que mostra a origem primária de cada um dos elementos que ocorrem naturalmente na tabela periódica. Fusões de estrelas de nêutrons e supernovas podem nos permitir subir ainda mais alto do que esta tabela mostra. Crédito da imagem: Jennifer Johnson; ESA/NASA/AASNova.


Principalmente Mute Monday conta uma história astronômica sobre um objeto ou fenômeno neste Universo são imagens, visuais e não mais que 200 palavras.

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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