Será que a luz das estrelas “fabrica” ferro no espaço? Em uma rede social, um perfil afirmou que, como…

Questão

Será que a luz das estrelas “fabrica” ferro no espaço? Em uma rede social, um perfil afirmou que, como telescópios detectam linhas de absorção do ferro em torno de lambda = 500 nm na luz de certas estrelas, essa própria radiação poderia transformar hidrogênio do meio interestelar em ferro, sem necessidade de processos internos estelares. Uma astrônoma respondeu usando a relação E = h*c/lambda, com h = 6,6 x 10^-34 J*s e c = 3,0 x 10^8 m/s. Ela lembrou que reações nucleares de fusão e de supernovas envolvem energias típicas da ordem de 1 MeV por partícula, isto é, aproximadamente 1,6 x 10^-13 J, e que é esse tipo de evento ao longo da evolução estelar que enriquece o gás com elementos mais pesados ao longo do tempo. Com base no texto, avalie a crítica à afirmação da rede social e conclua qual argumento físico a refuta de forma mais consistente.

1. A) Explicar as linhas em 500 nm por efeito Doppler, concluindo que o ferro observado é apenas uma ilusão de movimento
2. B) Comparar E do fóton em 500 nm com 1,6 x 10^-13 J e concluir que a radiação não sustenta nucleossíntese
3. C) Atribuir as linhas em 500 nm ao aquecimento do gás interestelar, que aumenta diretamente a produção de ferro
4. D) Comparar E do fóton em 500 nm com 1,6 x 10^-13 J e concluir que a radiação promove fusão de hidrogênio em ferro
5. E) Associar as linhas em 500 nm à ionização do ferro pela luz, concluindo que o ferro surge por rearranjo eletrônico

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. Calcule a energia de um fóton com lambda = 500 nm = 5,0 x 10^-7 m usando E = h*c/lambda. Temos E = (6,6 x 10^-34 x 3,0 x 10^8) / (5,0 x 10^-7) = 1,98 x 10^-25 / 5,0 x 10^-7 = 3,96 x 10^-19 J, ou cerca de 4,0 x 10^-19 J (aproximadamente 2,5 eV).
2. Compare essa energia com a escala típica de processos nucleares citada no enunciado, 1,6 x 10^-13 J (1 MeV). A razão é cerca de 1,6 x 10^-13 / 4,0 x 10^-19 = 4 x 10^5, ou seja, a energia nuclear é da ordem de 400 mil vezes maior que a de um fóton de 500 nm.
3. Conclua que a luz visível não fornece energia suficiente para mudar o núcleo de átomos de hidrogênio e formar ferro. A nucleossíntese exige energias nucleares, obtidas em fusão no interior estelar e em supernovas, e não energias de transições eletrônicas.
4. Por que as outras estão erradas: A) o efeito Doppler desloca as linhas de absorção por causa do movimento, mas não cria elementos químicos; C) aquecer o gás não transforma hidrogênio em ferro, pois a produção de elementos depende de reações nucleares; D) a comparação de energias é correta, mas a conclusão está invertida, já que um fóton de 500 nm não promove fusão; E) a ionização envolve elétrons e não núcleos, então não produz ferro.
5. Gabarito oficial B confere com a resolução independente: a comparação numérica entre E do fóton e a energia nuclear sustenta que a radiação não produz nucleossíntese.

💡 Dica: Calcule a energia da radiação e compare com a energia necessária para fusão nuclear.

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Raio-X da questão

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