M8 Nucleossíntese e Abundâncias Químicas

Tópico

O elemento central deste modelo é o inventário químico da galáxia ao longo do tempo cósmico.

Elementos mais pesados ​​se formam dentro das estrelas e são então dispersos no meio interestelar por ventos estelares e supernovas, reabastecendo assim esse mesmo inventário químico galáctico geração após geração.

A nucleossíntese do Big Bang, que ocorreu nos primeiros três minutos do universo, produziu hidrogênio, o hélio mais abundante — com quatro nucleons em seu núcleo — e traços de deutério, um hélio mais leve — com três nucleons — e lítio pesado — com sete nucleons em seu núcleo. As abundâncias primordiais ainda observadas nas galáxias mais pobres em metais são a evidência mais direta para o modelo do Big Bang quente.

O lento processo de captura de nêutrons ocorre em estrelas gigantes do ramo assintótico: nelas, cada captura de nêutron acontece mais lentamente do que o decaimento radioativo subsequente, de modo que os núcleos crescem passo a passo até atingirem elementos tão pesados ​​quanto chumbo e bismuto.

O processo rápido de captura de nêutrons, por outro lado, requer densidades extremas de nêutrons e ocorre em fusões de estrelas de nêutrons e nas supernovas de colapso mais rápido, produzindo os elementos mais pesados ​​conhecidos — ouro, platina, tório, urânio — cuja origem é, por definição, um evento catastrófico. A observação direta de uma fusão de estrelas de nêutrons confirmou que esse tipo de evento de fato produz ouro e prata.

A metalicidade média dessa mesma galáxia tem aumentado constantemente ao longo de treze bilhões de anos, de praticamente zero na primeira geração de estrelas até o valor solar atual, em um lento ciclo de enriquecimento químico que se fecha sobre si mesmo geração após geração: cada estrela moribunda devolve ao meio interestelar o material pesado que alimentará a próxima geração de estrelas, e essa próxima geração, ao morrer, repete a mesma contribuição para um estoque cada vez mais rico. Assim, desde o inventário químico da galáxia com o qual este documento começa até o ciclo de enriquecimento autorrepetitivo com o qual termina, passando pela nucleossíntese do Big Bang, pelos processos lentos e rápidos de captura de nêutrons, nucleossíntese e enriquecimento químico galáctico, o mesmo inventário de elementos cresce, geração após geração de estrelas, transformando uma galáxia primordial quase desprovida de metais em uma galáxia com a composição química que observamos hoje.

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