A Tabela Periódica nasceu nas estrelas

Baseado em artigo de Laura Arenschield - OSU -  27/02/2019

Fontes nucleossintéticas de elementos no Sistema Solar. Cada elemento desta tabela periódica é codificado por cores pela contribuição relativa das fontes de nucleossíntese, escalonadas para o tempo de formação do Sistema Solar. Apenas elementos que ocorrem naturalmente no Sistema Solar são mostrados; elementos artificialmente produzidos e elementos produzidos apenas através de decaimento radioativo de núcleos de vida longa são mostrados em cinza.[Imagem: Jennifer A. Johnson - 10.1126/science.aau9540]

Origem dos elementos

A composição do Universo - os elementos químicos fundamentais necessários à construção de cada pedacinho de matéria - está sempre mudando e em constante evolução, graças aos nascimentos e mortes de estrelas.

Aproveitando o "Ano Internacional da Tabela Periódica", instituído pela Unesco para comemorar os 150 anos da elaboração deste que é um dos gráficos mais famosos do mundo, uma pesquisadora publicou na revista Science um resumo da origem de cada um dos elementos químicos que a compõem.

"O Universo passou por algumas mudanças muito interessantes, onde, de repente, a tabela periódica - o número total de elementos no Universo - mudou muito," disse Jennifer Johnson, professora de astronomia na Universidade do Estado de Ohio.

"Por 100 milhões de anos após o Big Bang, não havia nada além de hidrogênio, hélio e lítio. E então começamos a obter carbono e oxigênio e coisas realmente importantes. E agora, estamos nos dias de glória de povoar a tabela periódica," acrescentou.

Nucleossíntese em uma supernova. O remanescente de supernova Cassiopeia A brilha com luz de raio X emitida por silício (vermelho), enxofre (amarelo), cálcio (verde) e ferro (roxo). Os limites da onda de choque aparecem em azul. [Imagem: NASA/CXC/SAO]

Elementos surgem nas estrelas

A nucleossíntese - o processo de criar um novo elemento - começou com o Big Bang, cerca de 13,7 bilhões de anos atrás. Os elementos mais leves do Universo, hidrogênio e hélio, também foram os primeiros resultados do Big Bang. Mas elementos mais pesados - quase todos os outros elementos da tabela periódica - são, em grande parte, produtos da vida e da morte de estrelas.

A professora Johnson explica que estrelas de elevada massa, incluindo algumas na constelação de Órion, a cerca de 1.300 anos-luz da Terra, fundem elementos muito mais rapidamente do que estrelas de massa mais baixa. Essas estrelas grandiosas fundem hidrogênio e hélio em carbono e transformam carbono em magnésio, sódio e neônio. Estrelas de alta massa morrem explodindo em supernovas, liberando elementos - do oxigênio ao silício e selênio - no espaço ao redor delas.

Estrelas menores e de pouca massa - estrelas do tamanho do nosso próprio Sol - fundem hidrogênio e hélio em seus núcleos. Esse hélio então se funde em carbono. Quando uma estrela pequena morre, ela deixa para trás uma estrela anã branca. Anãs brancas sintetizam outros elementos quando se fundem e explodem. Uma anã branca explodindo pode enviar cálcio ou ferro para o espaço ao seu redor.

Estrelas de nêutrons que se fundem podem criar ródio ou xenônio. E como, assim como os humanos, as estrelas vivem e morrem em diferentes escalas de tempo - e como diferentes elementos são produzidos à medida que uma estrela passa por sua vida e morte - a composição dos elementos no Universo também muda com o tempo.

"Uma das coisas que eu mais gosto sobre isso é como são necessários vários processos diferentes para que as estrelas criem elementos, e esses processos são distribuídos de maneira interessante pela tabela periódica," disse Johnson. "Quando pensamos em todos os elementos do Universo, é interessante pensar em quantas estrelas deram suas vidas - e não apenas estrelas de alta massa explodindo em supernovas. Também são algumas estrelas como nosso Sol, e estrelas mais antigas. É preciso uma incrível gama de estrelas para nos dar todos os elementos químicos."

Descoberta do tecnécio em uma estrela moribunda de baixa massa. [Imagem: Jennifer A. Johnson - 10.1126/science.aau9540]

Origem da tabela periódica

A tabela periódica nos ajudou a entender os elementos do Universo desde a década de 1860, quando um químico russo, Dmitri Mendeleev, reconheceu que certos elementos se comportavam da mesma maneira quimicamente, e os organizou em um gráfico - a nossa tabela periódica.

É a maneira da Química de organizar os elementos, ajudando, da escola primária aos melhores laboratórios do mundo, a entender como os materiais ao redor do Universo se unem.

A tabela cresceu à medida que novos elementos foram descobertos - ou, em casos de elementos sintéticos, criados em laboratórios -, mas os fundamentos da compreensão de Mendeleev do peso atômico e dos blocos de construção do Universo continuam válidos.

Mas, no final das contas, a tabela periódica é feita apenas de poeira das estrelas - à exceção dos elementos que os humanos começaram a sintetizar por conta própria.

Bibliografia:

Populating the periodic table: Nucleosynthesis of the elements
Jennifer A. Johnson
Science
Vol.: 363, Issue 6426, pp. 474-478
DOI: 10.1126/science.aau9540