Estrelas: Fusão Nuclear e Buracos Negros

   Finalmente vou falar sobre um tema muito interessante que são as estrelas, que vai continuar a coleção de postagens sobre astronomia aqui do blog. Mas como elas surgem? Após o Big Bang o universo começou a se expandir e estava com poucas formações complexas, praticamente todos os átomos formados eram de hidrogênio (o mais "simples"). Esses gases começaram a se atrair e a formar "amontoados". (Nem preciso dizer que as imagens não seguem tamanho proporcional entre si, são apenas ilustrativas).

No centro desses amontoados os átomos começaram a se chocar tão forte que eles se uniam, o que chamamos de fusão nuclear. Então após algumas fusões o núcleo desse amontoado atrai mais os gases, que se chocam ainda mais e aumentam o tamanho desse núcleo. Esse ciclo continua até que os gases estão todos em uma forma esférica, se forma uma estrela.

Estrelas menores são chamadas de Anãs Vermelhas. Apesar de expelir menos radiação, elas duram trilhões de anos (nenhuma "morreu" ainda desde a origem do universo).

Classes de uma Estrela

   As estrelas possuem cor, tamanho e tempo de vida diferentes. E todas passam por "níveis" (vou chamar assim para ser mais fácil) até pararem de ter fusões nucleares. O nosso Sol está no primeiro nível, em que ele fusiona os átomos de hidrogênio do núcleo dele e forma hélio.

Definitivamente esse processo está completamente resumido, até porque fusões só ocorrem aos pares, quatro hidrogênios não podem se juntar de uma vez. Para ver o processo completo da fusão clique aqui (está em inglês mas você pode usar um tradutor se não entender).

   E por causa dessa reação, o nosso Sol e todas as estrelas "desse nível" liberam energia e formam Hélio em seu centro. Após bilhões de anos (depende do tamanho da estrela), quando os átomos de hidrogênio acabarem, começa a fusão de Hélio para formação de Carbono. As reações continuam até que a estrela não tenha massa o bastante, sendo a lista de elementos Hidrogênio, Hélio, Carbono, Neônio, Oxigênio e Silicone.

E se não tiver massa suficiente

   Para tornar uma fusão possível é preciso que os átomos no núcleo estejam sendo jogados um no outro, e para isso é necessária uma gravidade forte o bastante para espremer o que estiver no meio. O problema é que essas fusões causam explosões, que empurram as coisas para fora, enquanto a gravidade tenta empurrar pra dentro.

Setas azuis: gravidade

Setas vermelhas: explosões das fusões nucleares

Amarelo: Hidrogênio

Laranja: Hélio

   A gravidade então precisa ser bem forte. Se em algum momento ela não aguentar, as camadas mais externas da estrela saem voando no espaço e surge uma Anã Branca. Tem menos energia, é menor e praticamente sem fusões ocorrendo em seu interior.

   Depois de mais um tempo ela se torna uma Anã Negra. Sem mais fusões, ela libera o restante de sua energia que foi adquirida em seu "período produtivo".

   E assim se finaliza o processo de uma estrela perdedora (triste).

E se ela for grande o suficiente

   Se ela tiver massa o suficiente (o que podemos identificar pelo seu tamanho e pela sua atração com os corpos celestes próximos) ela continuará as fusões até o final:

Quando ela "chega ao sexto nível" começa a ser formado Ferro. Por ser um metal, ele não libera energia na hora da fusão: pelo contrário, ele absorve. Por causa disso, a estrela vai ficando mais fraca e vira uma anã branca.

E se ela for maior ainda

   97% das estrelas acabam se tornando anãs brancas, mas com uma massa 10 vezes maior que a do nosso Sol é possível ser formada uma Supernova, onde todo o hidrogênio é gasto e 90% da estrela original é lançada para o espaço, apenas sobrando ou uma nuvem em expansão ou um núcleo concentrado. Nesse segundo caso ela se torna uma estrela de nêutrons, chegando a possivelmente ter 15 km de diâmetro e ser inúmeras vezes mais densa que o Sol.

   Porém esse não é o máximo que podemos chegar. Com uma massa de 30 Sóis no início, pode-se criar uma estrela de nêutrons com uma massa de 2 Sóis (observe a quantidade de massa perdida) e então ela se colapsa (engole a si mesma) e é formado um BURACO NEGRO. O buraco negro é tão denso que sua velocidade de escape (a velocidade necessária para "fugir dele") é maior que a velocidade da luz. E como nada é mais rápido que a luz, nada consegue escapar de um buraco negro (nem a luz, por isso o nome). Passado o horizonte de eventos, também chamado de ponto de não retorno, é morte na certa.

   E com o tempo, mesmo o buraco negro vai perdendo tamanho, até desaparecer. O mais grandioso corpo celeste chega ao fim.

Em breve a continuação: Radiação de Hawking.

Fontes:

www.forbes.com/sites/startswithabang/2017/09/05/the-suns-energy-doesnt-come-from-fusing-hydrogen-into-helium-mostly/#3ca7ab6d70f9
www.youtube.com/watch?v=mZsaaturR6E
www.youtube.com/watch?v=qsN1LglrX9s
www.youtube.com/watch?v=LS-VPyLaJFM
www.significados.com.br/supernova/
www.infoescola.com/astronomia/buraco-negro/
hypescience.com/morte-de-um-buraco-negro-e-uma-coisa-bem-estranha/

Girando: Força Centrípeta e Centrífuga

   Quando giramos algo, este objeto prova das forças centrípeta e centrífuga. Mas qual é a diferença entre elas? Bem, por causa da inércia, os objetos tendem a permanecer em movimento retilíneo uniforme (se movem reto, com velocidade sem se modificar) (MRU), e isso não é o que acontece ao girar coisas.

   Não é a toa que não se vê coisas se movendo em círculos sem nada segurando esses objetos. Se o objeto está rodopiando é porque algo está segurando ele, não deixando ele se mover em MRU.

Se você amarra uma pedra em uma ponta de um barbante, e pela outra ponta começa a mexer o barbante, esse barbante que está fazendo a pedra "rodar" no ar. A pedra começa a se mover em uma direção, até ser parada pela linha, que por sua vez é parada pela sua mão a segurando. Se você soltar essa linha, ela sai voando junto com a pedra (em MRU), porque nada mais "prende" elas lá. Essa força que o fio faz com que a pedra não saia voando e faça movimento circular é chamada de centrípeta. O que faz sentido já que:

(Eixo de rotação é o centro do círculo, nesse caso)

   Já a força centrífuga é o contrário: é a força que faz com que o objeto tente fugir dessa trajetória, e é a força que faz com que a pedra voe ao soltar a linha naquele exemplo.

   Outra coisa interessante a se ressaltar é a diferença de velocidade quando giramos algo. Quanto mais próximo do eixo de rotação o corpo estiver, mais rápido ele girará. Isso ocorre porque quanto mais longe estiver do meio, maior será o caminho que ele percorrerá.

Em um disco girando, os átomos do meio precisam dar uma volta muito menor do que os da beirada, e por isso, mesmo eles dando a mesma quantidade de voltas, um está bem mais rápido do que o outro. Se toda a massa do disco estivesse mais para o centro, ele giraria mais rapidamente. E isso é inclusive usado por bailarinos para dar aquelas rodopiadas na ponta do pé, e "frear" esticando os braços (os braços ficam mais longe do eixo de rotação, e então a pessoa desacelera).

   Entre a comunidade científica há uma discussão sobre se a força centrífuga realmente existe, pois como vimos o objeto só está tentando permanecer em MRU, então só estaria ocorrendo a inércia, nada mais. Porém, (simplificando), dependendo com qual corpo você compara, o movimento acaba se tornando sem sentido.

   Essa foi a discussão de hoje. Até logo. :D

Fontes:

brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-forca-centripeta.htm

pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_inercial_centr%C3%ADfuga

O que é "você", DNA e Desextinção de Espécies

   O que é você? E até que ponto que modificarmos nosso corpo ainda somos nós mesmos? É sobre essas dúvidas que vamos tratar hoje nesse post baseado neste vídeo do recomendadíssimo canal Kurzgesagt – In a Nutshell.
   Células: Existe um paradoxo, "O Navio de Teseu", que ilustra bastante nosso corpo: um navio vai navegando e trocando suas peças ao longo do caminho. Quando o navio chega ao destino todas as peças já foram trocadas pelo menos uma vez. O navio é o mesmo que o do início da viagem? E pra complicar mais, se pegássemos as peças velhas e as juntássemos, qual dos dois barcos é o original? Ou será que a cada peça que trocamos existe um novo barco, ou apenas uma versão dele? O mesmo ocorre conosco, com nossas células. Ao longo do tempo vamos trocando-as até que não sobre quase nenhuma "original".
   DNA: Você pode responder que o que te define é o seu DNA. O DNA é o código genético passado de geração em geração, e é o que faz você ter essa aparência e algumas características comportamentais. Porém ele se modifica ao longo do tempo: as chamadas mutações genéticas (cito elas no post da Teoria Neodarwinista aqui). Se fosse possível criar outra pessoa com o mesmo código genético, provavelmente ele variaria de um jeito diferente do seu. A pessoa não seria igual a você.
   Além dessas influências existe a interação sua com o ambiente. A sociedade molda seus comportamentos e costumes, e para seguir as normas você é influenciado. E isso tudo que te caracteriza "você". O seu passado, se fosse mudado, faria de "você" alguém muito diferente. Seria essa nova versão você ou outra pessoa?

Fontes:

www.youtube.com/watch?v=JQVmkDUkZT4
www1.folha.uol.com.br/ciencia/2015/10/1698292-cientistas-propoem-ideia-de-que-a-desextincao-ja-e-possivel.shtml
mundoestranho.abril.com.br/curiosidades/o-que-e-o-paradoxo-do-navio-de-teseu/

Estados da Matéria - Parte 1

   Hoje vamos ver os diferentes jeitos dos átomos se unirem (além dos três básicos que todos ouvem tanto), e como ocorre a transição entre eles.
   Os principais estados da matéria são sólido, líquido e gasoso. Há também um após o gasoso, que é o plasma. Porém existem outros bem confusos que vou apresentar.
   No estado sólido, os átomos estão organizados de forma que, se alguma parte do corpo ser empurrado, a energia vai se distribuir por ele todo, e então o corpo todo se move. Como se cada molécula se apoiasse na outra, se unindo para formar algo mais resistente.
   No líquido, as moléculas não têm tanta atração entre si. É mais fácil "partir" o corpo dessa forma, pois ele se divide facilmente, e também se une na mesma facilidade. Uma gota de água pode ser tirada e colocada de um copo cheio, e não será preciso cola para uni-la ao resto, e não haverá nenhuma marca da antiga divisão. Na borda dos líquidos existe uma força de tensão que faz com que ele permaneça o mais perto possível, muitas vezes ficando em gotas (paradas) com formato oval, por causa da gravidade achatando-a. É por isso que as gotas não têm forma cúbica nem qualquer outra: todas as moléculas tentam ficar o mais perto do centro.

   No estado gasoso as moléculas estão muito mais dispersas. Se algo empurrar parte dele, esta parte do gás vai se espalhando lentamente e empurrando outras partes deste. Porém ele perde muita velocidade pois pode ser facilmente comprimido. Esse espaço entre as moléculas dele mesmo fazem com que o corpo não espalhe energia facilmente. Quando você corre, está empurrando o ar na sua frente, mas não há uma grande ligação entre todo o ar da atmosfera. Se esse fosse o caso, não conseguiríamos nos mover de jeito nenhum: teríamos que mover todo o ar do mundo junto.

   Em pequenas porções, pequenas partículas se espalham pelo ar, como o vapor. A tendência é tocar o maior número de átomos de ar, então uma borrifada de água não ficará visível para nós: elas estão longe demais para formar uma gota, mas conseguem se dividir no ar, e então ficam em gotículas pequenas demais para nossos olhos.

   O plasma é o mais quente entre esses. A energia é tanta que os elétrons saem de órbita dos átomos, deixando-os separados do núcleo, a qual forma uma substância maleável eletricamente neutra. É um condutor melhor do que cobre sólido, pode fluir como um líquido e interagir com campos eletromagnéticos. Ao interagir com eles, emite luz. A aurora boreal é um exemplo: ocorre a partir da interação das partículas solares carregadas e o campo magnético da Terra.

   O primeiro a descrever o plasma foi o físico inglês Willian Crookes (1932-1919), nos anos 1850, após a criação do tubo de raios catódicos: um tubo com gás sob pressão (quem já leu os outros posts sabe que adicionar pressão é semelhante a adicionar calor, e vice-versa) que se tornava condutor.

   Em breve farei uma parte dois, com estados da matéria desconhecidos pela maioria.

Fontes:

Como eu aprendi isso e vi coisas sobre isso faz um tempo, só precisei pesquisar mais sobre plasma. Não achei necessário uma prova dessas informações relativamente simples. Na parte sobre plasma fiz basicamente um resumo desse texto: mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/plasma.htm

Espécies

   Provavelmente, para você entender isso, precisa ter lido as postagens sobre evolução (Parte 1 e Parte 2). Hoje vamos observar a semelhança entre espécies, e a diversidade dentro delas. Quase tudo o que eu disser será com base em um vídeo do Pirula sobre Cladística (clique aqui para ver).
   De acordo com dicionários, para dois indivíduos serem da mesma espécie, é necessário eles serem semelhantes, e terem descendentes também férteis e semelhantes. Um cavalo e uma égua terão um filho fértil da mesma espécie. Jumentos (asno, jegue) também. Porém o acasalamento entre um jumento e uma égua pode dar origem a um burro/mula. Estes são sempre inférteis, e são diferentes de seus pais, mesmo que tendo características deles.

   E mesmo que a espécie humana, por exemplo, varie muito dependendo do local, ela só é uma. Isso porque nunca houve uma divisão da população em relação a outra a ponto dessa população se tornar diferente do restante. Pela evolução, se duas populações de uma espécie são isoladas uma da outra (não há acasalamento entre as duas, por questão de distãncia), provavelmente cada uma irá adquirir, após muito tempo, características distintas se o meio em que elas estão são muito diferentes. Se uma espécie de formiga for dividida em dois locais: um tendo alimentos em locais altos, e outro tendo folhas de sobra no chão, provavelmente a primeira metade desenvolverá asas ou alguma forma de escalar mais facilmente, e a segunda metade não. Depois de vários anos, elas não serão mais compatíveis e serão de espécies diferentes. Mesmo com grupos humanos mais distantes no passado (até aqui nas Américas), eles não se tornaram incompatíveis.
   Eu já havia explicado isso resumidamente, porém decidi falar um pouco melhor sobre isso (as ideias acabam em alguma hora, não me julguem).

Fontes:
https://www.youtube.com/watch?v=SAoFkZczm2Y
mundoestranho.abril.com.br/mundo-animal/qual-a-diferenca-entre-jumento-mula-burro-jegue-e-asno/

Tempo e Dimensões

   O tempo é a quarta dimensão, junto às três dimensões espaciais (por isso 2D ou 3D), que chamamos de eixos X, Y e Z, ou cima/baixo, esquerda/direita e frente/trás. É com essas informações que são feitas as coordenadas, usando como ponto 0 o centro da Terra. Mas a quarta dimensão é diferente, e é dela que vamos falar hoje.

   O tempo pode ser comprimido e esticado de acordo de como a matéria está. Ele pode se comprimir com a gravidade, ou quando o corpo se movimenta. Isso se chama dilatação temporal. Em um carro, por exemplo, o tempo passa minimamente mais devagar. Nem dá pra perceber a diferença. Mas para um corpo próximo à velocidade da luz (299.792,458 km/h) a diferença é considerável.
   Nenhuma nave conseguiria chegar à velocidade da luz (porque a energia necessária é relativa à velocidade, e para chegar nessa velocidade seria necessária energia infinita), mas se pudesse, o tempo pararia para ela. Se você estivesse lá, não seria como mover-se bem devagar, ou não conseguir se mover. Você simplesmente não pensaria, porque seu cérebro e todo seu corpo estão parados no tempo viajando na velocidade da luz, até a nave desacelerar um pouco. Segundo a Relatividade a nave também se achataria, mas não vamos entrar nesse assunto.
   A mesma coisa acontece quando você está sob influência da gravidade de corpos grandes. No filme Interestelar (2014), alguns minutos no planeta de água são anos para o amigo na nave, fora de órbita, e quando Cooper reencontra sua filha, ela está bem mais velha que ele. Se fossemos para Júpiter (com aceleração da gravidade de  24,79 m/s²) e conseguíssemos sobreviver, o tempo passaria mais devagar do que na Terra (g= 9,81 m/s²). Enquanto que ao irmos para um planeta menor, como Mercúrio (g= 3,7 m/s²) o tempo passaria mais rápido.

   Não sabemos se é possível a viagem no tempo. Para ir ao futuro basta ir a um local longe de um planeta ou outro campo gravitacional forte, e então o tempo passará mais rápido para você. Já para o passado não temos ideia. Mas se isso fosse possível, o que ocorreria se você se matasse no passado, ou seu avô, ou se você entregasse um objeto que recebeu de alguém para essa mesma pessoa no passado? Em breve: Viagens no Tempo e Paradoxos (Parte 2)

Calculadora de dilatação temporal por velocidade:
http://keisan.casio.com/exec/system/1224059993

Fontes (provavelmente não tudo que eu pesquisei):
mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm
https://www.youtube.com/watch?v=QZOma7Add5g

Ligações Químicas, Condutores, Dureza e Maleabilidade

   Já se perguntou por que os metais conduzem energia? Essa característica dos metais vêm de suas ligações químicas. E é sobre isso e outras coisas que vou explicar hoje.

Ligações Químicas

   Os átomos, de acordo com a Teoria do Octeto, precisam de oito elétrons na sua última camada (chamada camada de valência) para ficarem estáveis, ou dois se só tiverem uma camada. Existem três tipos de ligações químicas.

   Temos as ligações iônicas quando se unem elementos positivamente carregados (cátions) com os negativamente carregados (ânions). Assim, o átomo que tem elétrons a mais doa para o que falta, e eles se estabilizam. Exemplo: Na+​Cl-= NaCl (cloreto de sódio ou sal de cozinha).

   As ligações covalentes são entre átomos com falta de elétrons, então eles compartilham para terem oito. Assim o elétron passa pelas camadas dos dois (ou mais) átomos. Exemplo: Água.

   E as ligações metálicas são entre metais (uau). Eles têm elétrons demais, que ficam em volta dos átomos, nadando livremente. Tanto é que essa parte é chamada de mar de elétrons. Exemplo: Ferro.

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   "Mas você não falou nada sobre a pergunta do começo". Eu precisava explicar isso antes. Voltando à pergunta, esse mar de elétrons permite que o calor e eletricidade  passem rapidamente pela substância. É por isso que os apoios das panelas não são de metal. Senão você se queimaria muito facilmente, ao contrário do plástico, que demora para aquecer.

   Agora, outra pergunta: Ao fazer uma espada ou outra ferramenta, utilizava-se o material mais duro? Bem, o material natural com maior dureza é o diamante, mas mesmo se eles tivessem diamante o bastante para criar uma espada, não o usariam. E isso é porque precisa-se, além de dureza, que o material tenha maleabilidade. "Mas por que eles precisariam?"

   Dureza é o quanto um objeto aguenta um socão, ou coisas mais fortes que um socão. Porém não é necessariamente resistência, porque essa dureza não é infinita. O vidro é mais duro que plástico, mas solte os dois da mesma altura e veja qual quebrou (é só um exemplo, por favor não faça isso). Isso é porque o plástico é mais maleável, e modifica seu formato ao cair ou bater em algo. E a sua espada entortar um pouquinho é melhor do que sua lâmina se rachar no meio de uma luta medieval.

Escala de Dureza de Mohs (se um material risca o outro, ele é mais duro) em ordem crescente:
Talco, Gipsita, Calcita, Fluorita, Apatita, Ortoclásio, Quartzo, Topázio, Coríndon e Diamante.

Fontes:

www.todamateria.com.br/ligacoes-quimicas/
websmed.portoalegre.rs.gov.br/escolas/marcirio/propriedade_materia/propriedade_materia.htm
mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/propriedades-dos-metais.htm
www.infoescola.com/quimica/escala-de-mohs/