Questões BNCC EM13CNT209

Durante o acompanhamento de uma nebulosa recente, um observatório registrou um remanescente de supernova com linhas espectrais intensas de silício e ferro. A equipe estimou que cerca de 2,0 massas solares de gás enriquecido foram lançadas ao meio interestelar com velocidade média de 5,0 x 10^6 m/s, formando uma “bolha” em expansão. Para avaliar como esse material pode se espalhar pela galáxia e enriquecer novas nuvens de formação estelar, os pesquisadores adotaram, como estimativa mínima, que a energia do evento foi convertida principalmente em energia cinética do gás ejetado. Considere M_sol = 2,0 x 10^30 kg e c = 3,0 x 10^8 m/s.

Com base nos dados, calcule a massa delta m que, ao ser convertida em energia (E = delta m c^2), forneceria a energia cinética (E_c = 1/2 m v^2) do gás e conclua qual etapa da evolução estelar é compatível com a presença e a dispersão do ferro.

A fusão nuclear só ocorre em ambientes com temperaturas extremamente altas, porque os núcleos precisam vencer a repulsão elétrica entre si para se aproximar o suficiente.

— Por que temperaturas muito elevadas são necessárias para a fusão?

Uma estrela de grande massa encerra a vida quando já não consegue sustentar novas fusões no núcleo. Nesse estágio, sua estrutura passa por mudanças intensas e pode originar elementos ainda mais pesados nas etapas finais.

— Que ideia física está associada à formação desses elementos mais pesados?

A química dos corpos celestes revela que elementos leves podem se transformar em elementos mais pesados no interior de estrelas, por meio de reações nucleares que dependem de altas temperaturas.

— Que processo explica a formação de elementos mais pesados no interior estelar?

Em uma estrela, a pressão gravitacional enorme mantém o núcleo muito quente. Nessa região, núcleos leves se unem e liberam grande quantidade de energia, sustentando o brilho estelar.

— Qual processo nuclear sustenta a produção de energia descrita no texto-base?

O que uma linha escura no espectro pode revelar sobre a “história” de uma estrela? Em uma sessão de planetário, o mediador comparou duas estrelas: H, observada na direção do halo da Via Láctea, e D, observada no disco. Para a linha H-alfa do hidrogênio, cujo comprimento de onda em repouso é 656,3 nm, mediu-se 657,0 nm para H e 656,4 nm para D. Ele sugeriu estimar a velocidade radial pela aproximação v/c = Delta lambda/lambda, com c = 3 x 10^8 m/s.

No mesmo levantamento, as linhas de absorção associadas ao ferro apareceram muito mais fracas em H: a razão Fe/H estimada foi 0,02 vez a solar, enquanto em D foi 0,80 vez a solar. O mediador concluiu que H pertence a uma população mais antiga e que sua composição reflete menor enriquecimento do gás por gerações anteriores de estrelas.

Com base no texto e na estimativa de v pela relação v/c = Delta lambda/lambda, identifique a avaliação mais consistente sobre a conclusão do mediador, relacionando velocidade, metalicidade e evolução estelar.

Camadas sedimentares de um deserto remoto guardam microgrãos de material interestelar que remontam à formação do sistema solar. Ao examinar esses grãos, pesquisadores detectaram uma proporção elevada de urânio-238 em comparação a chumbo-206, indicando nucleossíntese capaz de criar elementos mais pesados que o ferro. Experimentos simulam temperaturas de 10^9 K e fluxos de n de 10^22 n/m^2·s, condições associadas a explosões estelares de curta duração. Esses resultados sugerem que os grãos incorporaram material expelido por um tipo específico de evento estelar.

Analise o texto-base e identifique qual evento estelar é responsável pela produção de U-238 nas condições descritas.

Por que alguns remanescentes estelares exibem concentrações incomuns de ferro e níquel? Observações da missão NovaX focaram o remanescente de supernova GRS-211. O espectro revelou picos de ferro (Fe) e níquel (Ni) e indicou que esses elementos exigem temperaturas da ordem de 5x10^9 K para sua síntese. Para comparação, a fusão de hidrogênio ocorre a ~1x10^7 K, a de hélio a ~1x10^8 K, a queima de carbono a ~5x10^8 K e a queima de oxigênio a ~2x10^9 K, todas muito inferiores ao necessário. Filamentos ricos em metais pesados foram expulsos em alta velocidade, distribuindo esses núcleos no meio interestelar.

Identifique em qual fase da evolução estelar foram sintetizados o ferro e o níquel detectados no remanescente.