Hélio é evidência do Big Bang

Por , em 20.08.2012

Quais as evidências do Big Bang que você lembra? A maioria das pessoas pode dizer a radiação cósmica de fundo, também chamada de “eco do Big Bang”. Alguns também vão lembrar do “redshift”, ou desvio para o vermelho no espectro das galáxias distantes.

Se você tiver sorte, vai encontrar alguém que lembre da abundância de hélio. Mas por que o hélio, ou a abundância dele, é uma evidência do Big Bang?

O que é o hélio?

O hélio, símbolo químico He, é um gás nobre, e uma das substâncias mais simples da natureza, já que é composto por dois elétrons, dois prótons e dois nêutrons (em uma comparação, perde em simplicidade para o hidrogênio, que é composto por apenas um próton e um elétron).

A produção do hélio no núcleo de estrelas é um processo compreendido há um bom tempo: prótons são pressionados um contra o outro para formar elementos cada vez mais pesados. No caso do hélio no sol, dois prótons se unem para formar um átomo de deutério, que é um hidrogênio com um nêutron. O átomo de deutério é pressionado a outro próton e se torna o hélio-3.

Quando um segundo átomo de hélio-3 colide com o nosso átomo de hélio-3, dois prótons saem a passear por aí, e o restante dos dois átomos se combinam para formar um átomo de hélio-4, com dois prótons e dois nêutrons. Este é o tipo mais comum de átomo de hélio, e a sua produção nas estrelas libera muita energia.

O nome deste processo é “nucleossíntese estelar”. Ele é capaz de gerar muita energia, além de fazer átomos mais pesados a partir de átomos mais leves. Na verdade, não só o hélio, mas todos os elementos da tabela periódica, até o ferro, são fabricados desta forma, mas esta é outra história.

A abundância de hélio

Olhando para o universo com um telescópio e um espectroscópio, dá para fazer uma estimativa de quanto hélio tem no mesmo. Foi o que os astrofísicos fizeram, e chegaram à uma conclusão perturbadora: 24% dos átomos visíveis no universo são de hélio.

É muito hélio. Se tivesse tanto hélio de origem estelar, a noite deveria brilhar muito mais. Além disso, considerando a idade das estrelas, elas também não deveriam ter tanto hélio. De onde veio esse hélio, então?

A impressão era de que boa parte deste hélio já existia antes das estrelas surgirem. Mas como?

George Gamow, o cara que previu a radiação cósmica de fundo, sugeriu que em algum momento no início do Big Bang, a pressão e temperatura do universo deveriam ser tão grandes quanto no núcleo de uma estrela, e isto deve ter causado fusão nuclear, criando hélio e deutério, além de lítio e berílio (em menor quantidade). Esta fusão nuclear é chamada de “nucleossíntese primordial” ou “nucleossíntese do Big Bang”.

Durante a primeira parte do Big Bang, o universo tinha uma densidade de energia muito alta para que prótons e nêutrons se formassem. Depois que eles se formaram, foram combinados pela pressão e foi produzido o hélio. Estava explicada a origem do hélio antes da formação de estrelas.

E só para te avisar: o hélio que você vê nos balões em feiras e parques de diversão não teve origem no Big Bang. Ele foi originado do decaimento radioativo do urânio. Quando o urânio decai, emite uma partícula alfa – dois prótons e dois nêutrons – que então captura um par de elétrons e se torna um átomo de hélio.

Se você quiser ver o hélio que se formou no Big Bang, vai ter que usar um telescópio e um espectroscópio – que foi a forma como nós descobrimos o hélio no sol pela primeira vez.[io9, UGS-Caltech, Reasons]

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13 comentários

  • Alberto Campos:

    Jonatas / 20.08.2012
    Gostei do seu comentário. Tanto o big bang, como o não big bang, podem prever o plasma. Se for assim, tudo bem. As duas teorias satisfazem esta questão. Basta escolher qual é a melhor. Se o não big bang não prever o plasma, este deve ser eliminado.

  • Glauco Ramalho:

    Libera meus comentários, censor!

  • Glauco Ramalho:

    Não é possível existir tanto hélio no Universo apenas de acordo com a teoria da nucleossíntese estelar – mas não existe nucleossíntese estelar.

    As estrelas são capazes de produzir muitos tipos de elementos, inclusive o Hélio, e como ele não fica preso em um suposto núcleo estelar, se libera para fora das estrelas junto com o Vento Estelar.

    No modelo em que não há nucleossíntese estelar mas sim descargas elétricas em sua atmosfera – que causam a fusão do hidrogênio -, todo o Hélio que deixa esses cientistas bobos por terem q criar explicações malucas e difíceis de serem compreendidas e comprovadas, se tornam simples e fáceis de serem verificadas.

  • Yuri Herdt:

    Na verdade acho que tem muitos teoricos que veem se surpreendendo com muitas questões do universo e não podemos começar a crer em qualquer conceito. Não acho que o Redshift ou a abundância de helio possam comprovar o Big Bang. O redshift demonstra que todas as estrelas ou melhor, galáxias estão se separando em uma velocidade comum, teoriza-se então que antes elas deveriam estar unidas no tal big bang mas, todas se afastam uma das outras como em um tecido cheio de pontos que é expandido, mas ninguem consegue estabelece aonde se originou o big bang, não existe um centro, porque tudo se afasta de tudo. Veja, não estou dizendo que o big bang não existe, apenas acho que o redshift não pode ser utilizado para sua comprovação. Digo o mesmo para o helio, o objeto mais distante que conseguimos visualizar nos surpreendeu também(mais distante significa que sua luz ainda vem das epocas de formação do bigbang, ou seja vemos o passado) achamos que ele era feito de um jeito mas ele está indecifravel, há varias possibilidades e algumas bem malucas para aquele objeto. Porque não então ouve algum modelo que não compreendemos que chegou a criar tanto helio?
    As proprias caracteristicas fisico-quimicas-mecanicas proximo do big bang parecem ser diferentes, assim como poderão se desconfigurar daqui a bilhoes de anos, como alguns atronomos teorizam. Em um fim que não envolve a separação de todas as estrelas, nem o apagar de toda energia(o universo se esfria), mas sim em um fim em que as leis físicas deixariam de interagir do jeito que interagem hoje.

    Assim como o ser humano tem muitos preconceitos entre si, os fisicos, os quimicos, os biologos tiveram vários, podem então considerar as possibilidades mas não dizer que: “Sim! Isto comprova a existência de tal questão.” Sem realmente comprovar. São apenas pistas que aumentam a possibilidade. Crer que aconteceu é fé. Porcentagem é ciencia.

    • Yuri Herdt:

      “George Gamow, o cara que previu a radiação cósmica de fundo, sugeriu que em algum momento no início do Big Bang”

      Ninguêm entende realmente como foi o inicio no big bang. Depois o texto fala que comprovou-se a origem do hélio! Perai gente. Sejamos sábios. Teorizar e crer é diferente. Algumas teorias têm 100% de funcionamento no dia a dia outras, têm bêm menos possibilidade. O próprio big bang no começo acreditava-se ser uma grande explosão, hoje ve-se como uma grande expansão do espaço-tempo. Daqui a uns 100 anos são capazes de dizer que na verdade foi uma grande mutação das caracteristicas fisico-quimicas do universo, colisão entre dimensões diferentes. O próprio campo de boson comprovado recentemente ainda nem interagia com a matéria durante milhares de anos. Enquanto tudo indicar que ouve o big bang, beleza, alta porcentagem de chance de ser ainda, mas MELHOR DUVIDAR UM POUCO ATÉ QUE SE COMPROVE TOTALMENTE DO QUE ADQUIRIR PRECONCEITOS QUE PODEM IMPEDIR O AVANÇO NA DIREÇÃO DA CORRETA INTERPRETAÇÂO. Porque a se todo mundo crer, vai virar um conceito que pode ser um preconceito.

      Antes com a ciência, do que humano-animal, longe dela. O mesmo pra Deus, o mesmo pro dia a dia, o mesmo pra tudo. Já e notado os preconceitos no dia a dia, mais notado ainda são as discussões sem prestar a atenção na possibilidade do outro estar certo. Quem haje assim, pode estar mais longe da verdade do que imagina. Sejamos abertos e compreensivos…

    • Yuri Herdt:

      Ah… outra coisa que queria comentar que acrescenta ao texto. Estrelas que produzem ferro são estrelas como o nosso Sol, que têm uma vida relativamente longa, pelo que soube, estrelas que produzem materiais mais pesados do que o ferro, tendêm a morrer mais rápido também, são estrelas muito maiores.

      Agora não sei se essa produção acontece na fase de “queima” ou de morte(quando acontece a supernova, uma das maiores explosões do universo) O mais interessante é que a Terra e provavelmente muitos outros planetas é muito abundante nestes materiais mais pesados do que o Ferro, ou seja, imagina quantas supernovas já devem ter ocorrido por todo o universo para gerar materiais interessantes assim. Porque é na supernova que esses materiais são espalhados pelo menos. Muitos devem ter chegado na Terra através de meteoros, diz-se que quase metade da massa da Terra, caiu nela após sua formação.

      Outra questão interessante, quando estas super-estrelas morrem, podem formar diversos e diferentes corpos, desde buracos negros a estrelas de neutrinos. Fico imaginando a força das reações nucleares para segurar uma estrela sob si mesmo, antes dela virar uma supernova e ainda produzir um buraco negro.

    • Cesar Grossmann:

      O Big Bang não terminou. Ele é um processo que começou 13,75 bilhões de anos atrás e continua até hoje.

      Podemos trocar para “nas primeiras etapas do Big Bang”, se está causando tanta confusão assim…

      E existem muitas evidências que houve um Big Bang.

      Duvidar é para os fortes, é para quem se dedica a estudar o assunto, quem passa 8 horas por dias no mínimo estudando a matemática do Universo. Quem não faz isto, no máximo não entendeu, mas não é sábio ao duvidar.

  • Alberto Campos:

    A produção de helio tambem é obtida num plasma. Como no inicio do universo foi gerado um plasma, alem da formação do hidrogenio, formou-se tambem o helio, outros gases e matérias. Com ou não o big bang, existiu o plasma e isto não serve de prova para o bib bang.

  • Alexandre Milhomens:

    Naqueles sóis que se encontram encircuitados aos canais de energia-espacial, a energia solar é liberada por meio de várias correntes de reações nucleares complexas; a mais comum destas sendo a reação hidrogênio-carbono-hélio. Nessa metamorfose, o carbono age como um catalisador para a energia, já que não é de nenhum modo modificado, de fato, nesse processo de conversão do hidrogênio em hélio.
    Sob certas condições de temperatura elevada, o hidrogênio penetra nos núcleos do carbono. Já que o carbono não pode segurar mais do que quatro desses prótons, quando tal estado de saturação é atingido, ele começa a emitir prótons tão depressa quanto os novos chegam. As partículas de hidrogênio que entram nessa reação saem como átomos de hélio.

  • xXLUCASXx:

    o glauco tem que ler esse artigo, ja que ele diz que nao existe nucleossíntese estelar.e jonatas…”É por essas e outras que os AntiBigBanguistas de plantão não conseguem derrubar essa teoria atualmente, alicerces fortes demais.”, estou totalmente de acordo com você! 🙂

    • Glauco Ramalho:

      Já li e já comentei pq está errado. Uma hora eles liberam…

  • Jonatas:

    É faz sentido, uma pressão maior que a que forjou os primeiros átomos H pode sim ter formado também o He livre, não sei se é a expressão mais correta mas uso-a pra separar o He de origem universal daquele de origem da fusão nuclear das estrelas. Como o H é mais eficiente como combustível estelar – as reações nucleares podem ser obtida com uma pressão menor que aquela necessária ao processo com He – ele acabou caracterizando a nucleossíntese estelar, que só pode passar a converter o He após o colapso nuclear que faz a pressão e temperatura aumentar – gigante vermelha, mas esse He usado agora é o que a própria estrela converteu na sequência da fusão do H, e não o He livre. Como as estrelas H foram mais eficientes que eventuais estrelas He, o H muito mais abundante foi mais fundido, enquanto o He livre acabou “sobrando”, e isso explicaria a grande porcentagem apresentada na reportagem. *Seleção natural :).
    É por essas e outras que os AntiBigBanguistas de plantão não conseguem derrubar essa teoria atualmente, alicerces fortes demais.

    • Glauco Ramalho:

      Os alicerces do Big Bang são feitos de isopor, Jonatas. Tenho a esperança de q um dia vc vai perceber q esse mundo científico que te fascina tanto não passa de um clubinho de amigos desinteressados em descobrir a verdade.

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