TOMO III - A CRIAÇÃO - ELETROMAGNETISMO

SÍNTESE DOS PRIMEIROS ELEMENTOS  -
CONTINUANDO O INÍCIO DO TEMPO

10³ Segundo – Os nêutrons se desintegram em prótons que colidem formando núcleos de hidrogênio pesado (deutério) e hélio. O universo em expansão se enche de núcleos atômicos, a temperatura cai vertiginosamente.

PERÍODO DO PLASMA

O quarto estado da matéria, hoje presente nos núcleos estrelares se verificava quando o eletromagnetismo dominava. Os fótons, que são partículas de luz, colidem com tanta frequência com os elétrons que os impedem de se unir com os núcleos atômicos, o gás eletrificado cósmico é um plasma opaco.

 Energia eletromagnética

Formas diferentes de ondas Eletromagnéticas no universo nos fazem ver o universo de várias maneiras.  Por volta de 1870, James Clerk marxwell desenvolveu equações que descreviam o comportamento da eletricidade e do magnetismo, provando que os dois fenômenos constituíam aspectos diferentes de uma mesma interação eletromagnética. 

Demonstrou que em vibração o campo eletromagnético produzia uma forma de onda que se deslocava a velocidade da luz, podendo se considerar que a luz em si era um exemplo de radiação eletromagnética, O espectro eletromagnético se tornou mais conhecido quando Einstein apresentou o conceito de fóton, ficando evidente que quanto mais curtas as ondas de um tipo de luz, mais fortes os fótons (energéticos). 

A luz vermelha possui as ondas mais longas do espectro e, portanto os fótons mais fracos. Fótons de luz laranja, amarela, verde e azul têm sucessivamente mais energia, enquanto os de luz violeta são os mais fortes. Isto á nível de luz visível pois ainda temos outras formas de ondas eletromagnéticas abaixo do vermelho, as infravermelhas e acima do azul as ultravioletas.

Baseando-se em uma análise da nuvem gasosa de Cassiopeia, podemos ter vários exemplos de detalhes diferentes do universo, que o olho humano não fora feito para analisar.

Rádio
 

Elétrons na nuvem geram força magnética que desvia outros elétrons. Eles emitem ondas de rádio, que são energia eletromagnética. Elas são longas porque a energia é pouca.

Infravermelho

Parte da nuvem está entre 100 e 1000ºc. Com isso, os elétrons contidos nos átomos da poeira criam raios infravermelhos. São ondas eletromagnéticas mais curtas que as de rádio e com mais energia que elas.

Luz
 

Onde a temperatura supera 1000ºC, os elétrons ficam muito agitados, colidem com núcleos atômicos e espalham luz que os olhos podem ver. Essas ondas, bem curtas, carregam muita energia eletromagnética.

Raios X

  
Regiões aquecidas acima de 1 milhão C contém elétrons ultra velozes.

Eles bombardeiam núcleos com violência e produzem feixes de raios X. As ondas têm ínfimo comprimento e altíssima energia concentrada.

A formação dos elementos leves logo após a criação

 

Os elementos que formam o universo

O universo, nesses instantes iniciais, era essencialmente simples e fácil de ser descrito, pois só continha partículas elementares livres e fótons, tudo em equilíbrio térmico. Depois do terceiro minuto, a partir desse instante os elementos começaram a se formar. 

O astrofísico George Gamow e seus parceiros inicialmente achavam que os núcleos de todos os elementos poderiam ter se formado logo após esse terceiro minuto, pois as condições de temperatura e pressão eram adequadas. Essas condições estão mostradas no gráfico abaixo. 

Três minutos após a origem da nossa realidade de cosmos, tinha uma temperatura de um bilhão de Kelvin. Era feito, praticamente, de nêutrons livres e fótons, em equilíbrio térmico. Só que um nêutron livre vive apenas cerca de 10 minutos antes de virar um próton. 
Desse modo, rapidamente o cosmos ficou cheio de nêutrons e prótons. Como a pressão era enorme, um nêutron podia reagir com um próton e formar um núcleo de deutério como é sabido, é um isótopo do hidrogênio. 

Formaram-se os núcleos de dois isótopos do hidrogênio, o deutério (d) e o trício (t), e de dois isótopos do hélio, o hélio-3 e o hélio-4. Esse último é nossa conhecida partícula alfa, que tem grande estabilidade. Além dessas reações, também podia ocorrer uma que formava um núcleo de lítio, com 03 prótons. Mas, sua frequência era baixíssima, e todas essas reações liberam energia em forma de radiação gama.

A natureza tem seus truques e resolveu que um núcleo com 05 partículas é altamente instável e não sobrevive. O mesmo acontece se juntarmos dois núcleos de hélio para formar um núcleo de massa 08. 

Não existem núcleos de massa 08, esse capricho da natureza não dá para formar núcleos além do hélio (e um pouco de lítio), nas condições primordiais da origem de nosso cosmos.

O modelo da criação do cosmos fazia uma previsão muito restritiva: para cada 10 núcleos de hidrogênio deve haver um núcleo de hélio no universo. Em termos de massa, isso equivale a dizer que cerca de 25% da massa do universo deve ser de hélio. 

Praticamente todo o núcleo de hélio que há no universo foi gerado na criação do cosmos em teoria, mas, parte do trício e do deutério gerados na sua origem foi queimada no interior da maioria das primeiras estrelas. Realmente, a espectroscopia mostra que há deutério nas estrelas jovens e quase nenhum nas mais velhas. 

Os restantes dos elementos viriam das futuras estrelas. Das estrelas como o sol temos a formação de átomos até o carbono, em estrelas com massa massiva chegaremos a o estável átomo de ferro, e por via das supernovas temos os demais elementos até o urânio.

O universo conhecido até então já estava repleto de núcleos, faz para se formar átomos ainda precisaríamos de uma partícula importante, o elétron, que até então era um nômade super-ativado topando com tudo e a anda se ligando.