Imagine um tempo em que o Universo era apenas uma vasta escuridão, um vazio primordial onde nenhuma estrela brilhava e nenhum átomo existia. Mas, de um evento cataclísmico — o Big Bang —, nasceram todas as partículas que, eventualmente, formariam tudo o que conhecemos: as galáxias, as estrelas, os planetas e até mesmo nós.
Os elementos químicos que compõem nosso corpo e o mundo ao nosso redor não surgiram de imediato: eles foram forjados nas profundezas das estrelas, criados em processos violentos e espalhados pelo cosmos em um ciclo contínuo ao longo de bilhões de anos.
A jornada da origem dos elementos químicos é um capítulo fascinante na história do Universo que vai desde os primeiros segundos do cosmos até os processos físicos que ocorrem ainda hoje. Vamos descobrir como.
Representação da formação das primeiras partículas no universo primordial.Fonte: DeviantArt
A primeira etapa da criação dos elementos começou há cerca de 13,8 bilhões de anos, com o Big Bang. Nos primeiros instantes após essa explosão inicial, o Universo era um caldo denso de partículas subatômicas — quarks, glúons, léptons e fótons.
À medida que o Universo se expandia e esfriava, os quarks começaram a se unir para formar os primeiros prótons e nêutrons. Cerca de três minutos após o Big Bang, esses prótons e nêutrons se combinaram para formar os primeiros núcleos atômicos, em um processo conhecido como nucleossíntese primordial.
O resultado dessa fase inicial foi a criação dos elementos mais leves: principalmente hidrogênio e hélio, com pequenas quantidades de lítio. Cerca de 75% da matéria do Universo, logo após o Big Bang, era hidrogênio, enquanto 25% era hélio.
Esses núcleos, no entanto, não formaram átomos completos até cerca de 380 mil anos pós-Big Bang, pois o Universo permaneceu quente e ionizado até esse momento, impedindo que os elétrons se ligassem aos núcleos.
Apenas após essa fase de resfriamento, ocorreu finalmente a formação dos primeiros átomos neutros e o Universo se tornou transparente, permitindo que os fótons de luz viajassem livremente.
As estrelas formaram elementos químicos mais pesados em seu interior.Fonte: Getty Images
Embora o Big Bang tenha criado o hidrogênio e o hélio, esses elementos leves não explicam a enorme diversidade de elementos mais pesados que encontramos hoje na Terra e no restante do Universo. A verdadeira fábrica de elementos mais complexos começou nas estrelas, os gigantescos reatores nucleares do cosmos.
A formação das primeiras estrelas e galáxias ocorreu em algum momento nos 400 milhões de anos iniciais do cosmos, a partir do colapso de grandes nuvens de matéria que foram se condensando por meio da gravidade até produzir a energia necessária para “acender” uma estrela.
No interior estelar, as temperaturas e pressões são altas o suficiente para fundir núcleos de hidrogênio em hélio através do processo de fusão nuclear. Esse processo libera enormes quantidades de energia, sustentando a estrela por bilhões de anos e fornecendo o calor e a luz que vemos.
Quanto mais massiva for a estrela, mais elementos até o ferro ela conseguirá produzir em seu interior.Fonte: NASA
À medida que as estrelas evoluem, contudo, o hélio acumulado no núcleo começa a se fundir em elementos mais pesados, como carbono e oxigênio, em um processo chamado nucleossíntese estelar. As estrelas mais massivas, em suas fases finais, podem criar elementos ainda mais pesados, como o silício e o ferro.
O ferro, no entanto, marca um limite: a fusão de elementos além do ferro não libera mais energia; em vez disso, consome energia. Isso significa que as estrelas massivas, ao esgotarem seu combustível nuclear, acabam entrando em colapso sob sua própria gravidade, resultando em uma explosão colossal conhecida como supernova.
Remanescente da supernova SN 1006.Fonte: NASA/ESA
As supernovas são alguns dos eventos mais violentos e mais energéticos do Universo: quando uma estrela massiva explode em uma supernova, as temperaturas alcançam bilhões de graus, permitindo a criação de elementos ainda mais pesados, como ouro, urânio e chumbo. Esses elementos são ejetados no espaço em gigantescas ondas de choque, espalhando-se por vastas regiões do cosmos.
Esses restos estelares enriquecidos se misturam ao gás e à poeira interestelares, tornando-se parte das nuvens moleculares que darão origem a novas estrelas, planetas e, eventualmente, vida.
Nosso próprio Sistema Solar é o resultado desse processo cíclico: os átomos que compõem a Terra, e até mesmo o nosso corpo, são formados por elementos criados em gerações anteriores de estrelas e espalhados por supernovas.
Tudo o que conhecemos — do oxigênio que respiramos ao cálcio nos nossos ossos — foi forjado em processos cósmicos que ocorreram bilhões de anos antes de nossa existência. Em suas palavras eternas, Carl Sagan resumiu essa conexão cósmica de forma poética: “Somos feitos de poeira das estrelas.”