Supernova (Supernovae)

RKA4JL - E aí, pessoal, tudo bem? Ao fim do vídeo passado nós tínhamos uma estrela madura e maciça, ou seja, uma estrela que começava a formar um núcleo de ferro. Este núcleo estava sob a ação de uma pressão interior muito grande, ou seja, uma pressão muito grande aqui pois, ao formar elementos cada vez mais pesados no núcleo, ele vai ficando mais denso, sendo que cada vez mais elementos vão se fundindo nele. Logo, ele vai ficando mais massivo e vai se comprimindo. Então ele para de se fundir, ou seja, ele não é mais exotérmico. Na verdade, se o ferro fosse fundido, ele nem seria um processo exotérmico. Ele precisaria de mais energia. Não seria nem algo que ajudaria a prevenir o aperto, ou seja, ajudar a prevenir o aumento da densidade do núcleo. Então nós temos o ferro aqui, que fica cada vez mais massivo, muito, muito mais massivo e mais denso. E em algum ponto no qual for atingida uma massa bem alta, a única coisa que estará impedindo que haja um colapso total é o que chamamos de pressão degenerativa eletrônica. Deixe-me escrever isso aqui: pressão degenerativa eletrônica. Isso significa que nós temos todos esses átomos de ferro aqui bem próximos uns dos outros, sendo que a única coisa que o previne de entrar em colapso é o fato de você ter estes elétrons aqui que estão sendo comprimidos juntos. E nós estamos falando de um estado de matéria inacreditavelmente denso. A pressão degenerativa eletrônica nos diz, basicamente, que os elétrons não querem estar no mesmo lugar ao mesmo tempo. Eu não vou falar dos mecanismos quânticos, mas, de qualquer jeito, não tem como apertar esses elétrons aqui uns nos outros e isso, pelo menos temporariamente, impede um colapso maior de tudo isso aqui. E no caso de uma estrela menos massiva, como, por exemplo, uma anã branca, é assim que ela faz para manter o seu formato, ou seja, por causa da pressão degenerativa eletrônica. Porém, conforme o núcleo de ferro fica cada vez mais denso e mais massivo, isso faz ter uma maior pressão gravitacional do nosso núcleo, e essa pressão gravitacional é tanta que uma hora a pressão degenerativa eletrônica cede e nesse momento nós temos o que chamamos de captura de elétron. Então deixe-me colocar isso aqui. Então, nesse momento, nós temos o que chamamos de captura de elétron, que nada mais é do que os elétrons sendo capturados pelos prótons do núcleo. Eles começam a desabar no núcleo. É mais ou menos o oposto do decaimento beta negativo, no qual você tem os elétrons sendo capturados, os prótons sendo transformados em nêutrons e os neutrinos sendo liberados. Você pode imaginar a quantidade de energia que está sendo liberada disso. É como você estar estabilizado e, de repente, você ter um colapso ainda maior. Agora tudo o que você tem, todos os prótons, estão virando nêutrons, pois capturaram os elétrons. É como ter o núcleo inteiro desmoronando em uma bola densa de nêutrons. Então aqui você tem uma densidade de nêutrons. Você até pode vê-los como um átomo muito, muito, muito massivo, porque é simplesmente uma bola densa de nêutrons. Ao mesmo tempo, quando o colapso ocorre, você tem uma quantidade de energia enorme sendo liberada e então nós temos os neutrinos, ou seja, os elétrons são capturados pelos prótons que se transformam em nêutrons nessa bola densa aqui de nêutrons. E nesse processo, os neutrinos são liberados. Eu não vou entrar muito nos detalhes disso, mas essa energia enorme, essa quantidade enorme de energia, isso não é muito bem entendido. E ao mesmo tempo que o núcleo de ferro passa por isso aqui, ele para graças à pressão degenerativa eletrônica. Então ele para até que ele cesse devido à massividade, e com isso ele se desmonta nessa bola de nêutrons. Mas quando isso acontece, toda a energia, (não se sabe como, pois tem muita energia por ser uma estrela massiva, então temos muita massa nessa área), é tanta energia que faz com que o resto da estrela exploda para fora. É uma explosão inacreditavelmente brilhante e energética. E essa explosão é chamada de supernova. Deixe-me colocar aqui. Isso aqui é o que chamamos de supernova. E a palavra "nova" vem do latim, e significa "nova". Talvez seja por não brilhar o suficiente para que nós a observássemos antes, e agora brilhou tanto que daí veio a ideia de algo novo. Então uma supernova ocorre quando o núcleo de uma estrela muito massiva entra em colapso, e a energia liberada serve para explodir o resto da estrela em velocidades incríveis. Só para você ter uma ideia da quantidade de energia liberada em uma supernova, ela pode ofuscar uma galáxia inteira temporariamente, ou seja, uma galáxia com centenas de bilhões de estrelas. E uma outra forma de pensar é que ela pode liberar uma energia igual à energia liberada pelo Sol em toda sua vida, ou seja, é uma coisa inacreditavelmente energética. Você pode ter materiais fora do núcleo que estão sendo lançados da estrela em porcentagens apreciáveis da velocidade da luz. Nós estamos falando de algo sendo lançado a 10% da velocidade da luz. Então, 10% da velocidade da luz, mais ou menos 30 mil quilômetros por segundo. Isso é como viajar toda a Terra em um segundo, ou seja, são coisas inacreditavelmente energéticas. Então, por exemplo, se a estrela original tiver entre 9 e 20 vezes a massa do Sol, haverá uma supernova e o núcleo vira uma estrela de nêutrons. Então, "estrela de nêutrons", que você pode imaginar como sendo uma bola densa de nêutrons. Só para ter uma ideia, será algo entre duas vezes a massa do Sol. Algo entre 1,5 e 3 vezes a massa do Sol. Então isso aqui está entre 1,5 e 3 vezes a massa do Sol e tem um volume com um diâmetro da ordem de dezenas de quilômetros. É quase o diâmetro de uma cidade. É inacreditavelmente denso. Então deixe-me colocar aqui que isso tem um diâmetro de uma cidade. Nós sabemos que o Sol é muito grande se comparado à Terra, e que a Terra é gigante perto de uma cidade. Mas isso aqui é mais massivo do que o Sol sendo comprimido até chegar ao tamanho de uma cidade, ou seja, é denso demais. Então, se a estrela original tiver mais do que 20 vezes a massa do Sol, até a pressão degenerativa dos nêutrons irá cessar e ela virará um buraco negro. Eu poderia até falar mais a respeito do que acontece dentro de um buraco negro, mas na verdade isso ainda está em pesquisa. Então não dá para saber exatamente o que ocorre, mas ela se transforma em um buraco negro onde toda a massa é condensada em um ponto infinitamente pequeno e denso. Na verdade, é algo muito difícil de se imaginar. Nós podemos até ter uma noção, ou seja, haverá ainda mais massa do que três vezes a massa do Sol, uma quantidade altíssima de massa. Então, vamos visualizar isso aqui um pouco? Aqui nós temos uma nebulosa do caranguejo e ela está a 6.500 anos-luz de nós. Então aqui nós temos uma nebulosa do caranguejo e ela está a, aproximadamente, 6.500 anos-luz de nós. Mas se você parar para pensar, toda a nossa galáxia tem cerca de 100 mil anos-luz de diâmetro. Se você for colocar isso em uma escala, a nossa nebulosa não está tão distante assim de nós. Na verdade, é uma distância muito grande porque a estrela mais próxima de nós está a cerca de 4 anos-luz, e sendo que o Voyager viaja a uma velocidade de 60 mil quilômetros por hora e mesmo ele levaria cerca de 80 mil anos para chegar até lá. Então isso aqui é uma distância muito grande. Mas acredita-se que essa supernova ocorreu há mil anos, bem nesse centro aqui, ou seja, nós deveríamos ter uma estrela de nêutrons. E essa onda de choque, aqui, seria o material viajando para fora da supernova por mil anos e o diâmetro dessa esfera, dessa esfera de material, é de 6 anos-luz, ou seja, esse diâmetro aqui é de 6 anos-luz, aproximadamente. Na verdade é uma nuvem de ondas de choque muito grande. Nós acreditamos que o nosso sistema solar começou a condensar por causa de uma onda de choque criada por uma supernova próxima. E entrando em uma questão que provavelmente surgiu no vídeo anterior (na verdade, isso não é muito bem entendido ainda), nós falamos que elementos como ferro e o níquel podem ser formados no núcleo de estrelas massivas, ou seja, quando uma estrela explode, muito desse material é lançado no universo. Por isso que nós temos muitos desses materiais nos nossos corpos. Na verdade nós não existiríamos se esses elementos não fossem formados nos núcleos das estrelas, ou seja, no núcleo das estrelas primitivas, que são estrelas que entraram em supernova há muito tempo. A questão é: como esses elementos mais pesados se formam? Ou seja, como conseguimos outros elementos mais pesados? Então, eles são formados durante a supernova. Ela é tão energética que você tem todo tipo de partícula fluindo para fora e para dentro. Para fora por causa da força da onda de choque, e para dentro por causa da gravidade. É como você ter uma mistura dos elementos sendo formados. E então você tem a formação dos mais pesados. Todo o urânio que nós conhecemos hoje na Terra deve ter sido formado em uma supernova de, aproximadamente, 4,6 bilhões de anos. E dado esse valor de 4,6 bilhões de anos e baseado em como ela decaiu (claro, farei um vídeo sobre isso), é por isso que nós pensamos que o sistema solar formou-se a partir de uma supernova. Isso porque o urânio teria se formado próximo do nascimento do nosso sistema solar. Eu espero que você tenha achado esta foto aqui bem legal, e se quiser procurá-la, você pode colocar a nebulosa do caranguejo na Wikipédia. Você pode até dar mais zoom nessa imagem e então você verá quão fascinante ela é. Mas é isso aí, pessoal. Até a próxima aula!