— Se uma supernova “fabrica” ferro e silício, esses elementos ficam onde explodiu? — perguntou uma estudante…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar a evolução estelar associando-a aos modelos de origem e distribuição dos elementos químicos no Universo, compreendendo suas relações com as condições necessárias ao surgimento de sistemas solares e planetários, suas estruturas e composições e as possibilidades de existência de vida, utilizando representações e simulações, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
— Se uma supernova “fabrica” ferro e silício, esses elementos ficam onde explodiu? — perguntou uma estudante ao ouvir um podcast de astronomia. O apresentador explicou que parte do material ejetado se expande pelo meio interestelar e pode enriquecer nuvens de gás que, mais tarde, formam novas estrelas e seus sistemas planetários. No episódio, foi citado um remanescente de supernova cuja frente de expansão se move, em média, a 3,0x10^3 km/s há 2,0x10^4 anos. Duas nuvens candidatas a formar estrelas foram mapeadas: a Nuvem A está a 60 pc do remanescente e a Nuvem B, a 200 pc. Considere 1 ano = 3,2x10^7 s e 1 pc = 3,1x10^16 m. Analise a situação descrita e compare-a a uma “nuvem” que se afasta com velocidade aproximadamente constante. Conclua em qual nuvem é mais provável surgir uma nova geração de estrelas com maior teor de elementos pesados e por quê.
- A) Maior teor na Nuvem B, pois o material ejetado sempre se propaga pelo espaço a 3,0x10^8 m/s.
- B) Maior teor na Nuvem B, pois basta multiplicar 3,0x10^3 por 2,0x10^4 para obter o alcance em parsec.
- C) Maior teor na Nuvem A, pois o material ejetado percorre em 2,0x10^4 anos uma distância da ordem de 60 pc.
- D) Maior teor na Nuvem A, pois 3,0x10^3 km/s equivale a 3,0x10^3 m/s, tornando o alcance suficiente para 60 pc.
- E) Maior teor na Nuvem B, pois elementos pesados surgem majoritariamente no Big Bang e não dependem de supernovas próximas.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Converta a velocidade para unidades do SI: 3,0x10^3 km/s = 3,0x10^6 m/s. Passo 2: Converta o tempo para segundos: 2,0x10^4 anos x 3,2x10^7 s/ano = 6,4x10^11 s. Passo 3: Como a velocidade é aproximadamente constante, calcule a distância: d = v x t = 3,0x10^6 x 6,4x10^11 = 1,92x10^18 m. Passo 4: Converta para parsec: 1,92x10^18 / 3,1x10^16 = aproximadamente 62 pc. Passo 5: Compare com as nuvens. A Nuvem A está a 60 pc, praticamente no alcance do material ejetado nesse intervalo de tempo, por isso é a mais provável para receber o material enriquecido em elementos pesados. A Nuvem B, a 200 pc, está muito além desse alcance. Passo 6: Conclusão: a nova geração de estrelas com maior teor de elementos pesados é mais provável na Nuvem A, pois o material ejetado percorre cerca de 60 pc em 2,0x10^4 anos. Passo 7: Por que as outras estão erradas: A) usa a velocidade da luz (3,0x10^8 m/s), que não é a velocidade do material ejetado, e ainda escolhe a Nuvem B; B) multiplica velocidade por tempo sem converter unidades, e essa conta não resulta em distância, além de indicar a Nuvem B; D) acerta a nuvem, mas converte km/s em m/s com erro de fator 1000, o que daria apenas cerca de 0,06 pc; E) atribui os elementos pesados ao Big Bang, mas ferro e silício são produzidos principalmente no interior de estrelas e em supernovas. Observação: a questão não depende de figura ou tabela, e o raciocínio da alternativa C está correto, em concordância com o gabarito.
💡 Dica: Calcule a distância percorrida pela frente de expansão e compare com as distâncias das nuvens para identificar qual foi alcançada.
Alternativa por alternativa
O estudante usa a velocidade da luz (3,0x10^8 m/s) como se fosse a velocidade de expansão do material ejetado, o que faz o material alcançar distâncias enormes e conduz à Nuvem B.
O estudante multiplica diretamente 3,0x10^3 por 2,0x10^4 sem converter unidades nem usar a relação distância = velocidade x tempo, obtendo um número que não representa distância em parsec.
d = v*t ~ 3,0x10^6*(2,0x10^4*3,2x10^7) m ~ 60 pc, alcançando a Nuvem A e enriquecendo-a (elementos pesados vêm de estrelas).
O estudante escolhe a Nuvem A, mas admite erradamente que 3,0x10^3 km/s equivale a 3,0x10^3 m/s, errando o fator de 1000 na conversão e concluindo um alcance que, na verdade, seria de apenas cerca de 0,06 pc.
O estudante acredita que os elementos pesados como ferro e silício são formados majoritariamente no Big Bang, desconsiderando a nucleossíntese estelar e as supernovas como fontes desses elementos.
Raio-X da questão
expansão supernova e enriquecimento
avaliacao
movimento uniforme · unidade de distância parsec
estude movimento uniforme e dispersão de elementos em supernovas
Confundir unidades de tempo e distância ou não converter corretamente para comparar as distâncias.
pensamento_critico
cientifico
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