Nascimento, vida e morte de um fóton.
A luz do Sol e, por extensão, de todas as estrelas, nasce no seu interior, na fornalha nuclear que gera toda energia da estrela. Vamos acompanhar o nascimento de um fóton, sua viagem pelo interior do Sol, sua libertação para o espaço exterior e as surpresas que vierem pelo caminho.
O fóton nasce de uma reação de fusão nuclear que ocorre no centro do Sol. Prótons, que podemos dizer são núcleos de hidrogênio, são unidos para formar núcleos de hélio. Nesta reação são liberados fótons. No Sol, a cada segundo 600 milhões de toneladas de hidrogênio são transformadas em 596 milhões de toneladas de hélio, a diferença, 4 milhões de toneladas, são transformadas em energia luminosa segundo a famosa equação E=mc2. Imaginem 4 milhões de toneladas de matéria sendo transformada em energia a cada segundo!
Uma vez que o fóton nasce desta reação ele começa um longo caminho para a superfície do Sol. Neste caminho ele encontrará muitos obstáculos, os átomnos que estão se espremendo no interior do Sol, e por isso ele será rebatido para todos os lados fazendo um zigue-zague que retarda sua viagem em um milhão de anos até atingir a superfície do Sol. Neste momento o nosso viajante se liberta do seu labirinto e se joga no espaço vazio. Segue sua viagem em linha reta em direção ao infinito. Onde irá ele parar? A resposta é: em qualquer lugar. Neste ponto podemos imaginar vários destinos:
1 - Ele segue para o infinito sem nunca encontrar obstáculo.
2 - Ele encontra um corpo negro e é absorvido gerando calor.
3 - Ele é refletido por alguma superfície de um objeto qualquer e muda de direção.
Vamos escolher esta última hipótese. Imaginemos que o nosso fóton se dirige para um planeta, digamos para Saturno. Saturno está a 1429400000 km do Sol, o fóton viajando a 300000km/s chegará lá em apenas 4765 segundos ou 1 hora, 19 minutos e 25 segundos - quase nada comparando com a sua viagem anterior. Chegando lá, vamos imaginar que ele se choque com uma pequena partícula de poeira que está circulando ao redor de Saturno formando seus anéis. Imaginemos também que ao se relfetir nesta partícula ele tome uma nova direção, rumo a outro planeta do sistema solar. Naquela data específica, este outro planeta estaria a 1291 mmilhões de km de Saturno ou seja 1 hora, 11 minutos e 47 segundos-luz. Mais esta breve viagem e o fóton encontra outra superfície e é refletido, a partir daí numa sucessão extremamente rápida em apenas 37 bilhonésimos de segundo ele encontra uma terceira superfície refletora, é desviado ao aravessar meios transparentes e finalmente é absorvido e morre. Vamos passar em câmera lenta estes últimos bilhonésimos de segundo. A segunda superfície refletora (a primeira foi a partícula de poeira do anel de Saturno) era um espelho parabólico, a terceira um pequeno espelho plano, o meio transparente eram lentes de uma ocular e a última superfície em que o fóton bate e "morre" absorvido é uma célula da retina do olho de um ser humano. Mais de um milhão de anos viajando para nas últimas horas e frações de segundos o fóton (juntamente com muitos outros "irmãos" viajantes) provocar reações químicas na retina de um obsevador que por isso consegue ver os anéis de Saturno através de um telescópio, por exemplo.
Quando olhamos para o céu de dia e mais especialmente à noite estamos recebendo zilhões de fótons na nossa retina. Cada um deles partiu de uma simples reação de fusão de dois prótons no núcleo de uma estrela qualquer, demorou milhões de anos para se libertar e viajou pelo frio vazio do espaço por um tempo que pode variar de poucos minutos (quando olhamos o nosso Sol), milhares, milhões ou bilhões de anos, quando são gerados em outras estrelas e galáxias. Todos estes fótons de origens tãos diversas acabam por simplesmente sensibilizar a nossa retina para que possamos ver estas maravilhas do céu.
Numa noite escura, com céu limpo e sem luar podemos ver milhares de estrelas brilhando no céu. Mas o que estamos vendo realmente? Qual a porção da nossa galáxia podemos ver? Quais são as distâncias observáveis a olho nu? Existe alguma estrela que não pertença a Via Láctea dentre estas milhares que vemos à noite?
Todas estas perguntas foram feitas ao longo do tempo desde que o homem olhou para o céu pela primeira vez e se perguntou o que seriam aqueles pontinhos luminosos pendurados lá no alto. Pois numa noite escura e limpa podemos ver de 3 a 4 mil estrelas todas pertencentes à Via Láctea, a nossa galáxia. As estrelas variam em brilho e distâncias assim as mais brilhantes podem ser vistas de maior distância. É o caso de Rigel da constelação de Órion (aquela que tem a 3 Marias no centro). Rigel está a 32 mil anos-luz daqui! É uma das estrelas mais distantes que enxergamos a olho nu e no entanto brilha fortemente no céu. Imaginem o quão poderosa ela é! Outra estrela muito brilhante é alfa Centauro (fica à esquerda do Cruzeiro do Sul). No entanto ela fica bem perto daqui a cerca de 4.3 anos-luz e é na verdade a estrela mais próxima do nosso sistema solar. Mas a grande maioria das estrelas que vemos à noite estão numa faixa que vai de poucas dezenas a poucos milhares de anos-luz. Resumindo: as estrelas que vemos à noite estão situadas dentro de uma esfera de poucos milhares de anos-luz de raio. Isto significa que enxergamos a olho nu apenas as estrelas que ficam no nosso canto da Via Láctea pois estamos a cerca de 30 mil anos-luz do centro dela. As demais formam uma nuvem luminosa da qual só distinguimos estrelas individualmente se usarmos telescópios. Para ter uma idéia da densidade de estrelas na Via Láctea, aqui na nossa vizinhança existe uma estrela para cada 5 parsecs cúbicos (um parsec = 3.26 anos-luz) enquanto no centro da galáxia existem 50 milhões de estrelas no mesmo volume de 5 parsecs cúbicos!
De que somos feitos? Os átomos que compõem nosso corpo, os animais, plantas, terra, água, atmosfera, demais planetas, enfim toda a matéria existente, como surgiu? Sempre existiu?
Para responder esta questão temos que retornar até o instante zero, o Big Bang. Quando o nosso universo nasceu, nos primeiros instantes de vida só existia energia. Após alguns segundos esta energia esfriou o suficiente para se formarem os neutrons, prótons e elétrons. A seguir, aos quatro minutos de existência do universo, cada próton capturou um elétron formando o átomo de hidrogênio. Também se formaram hélio (dois prótons, dois elétrons e dois neutrons) em pequena quantidade e Lítio numa fração muito pequena. Portanto a matéria original logo após o Big bang era basicamente hidrogênio e hélio. Mas nós somos feitos de carbono, oxigênio, nitrogênio, cálcio, ferro, etc. De onde vieram os átomos que hoje formam a matéria do nosso corpo? Vieram do interior de estrelas antigas que já morreram!!! É no interior das estrelas que a fusão termonuclear gera os núcleos de átomos mais pesados. Quando as estrelas "morrem", elas explodem expelindo esta matéria para o espaço. Depois de milhões, talvez bilhões de anos estas nuvens de matéria tornam a se condensar em novas estrelas e seus planetas e, eventualmente, gerando a vida. Portanto nós somos feitos de matéria estelar. Somos feitos de poeira de estrelas!