Telescópio Very Large Array - Novo México (EUA)
«E tudo é matéria, e tudo é perfeito; e tudo é obra de um Deus maior - invisível e indizível - e, acima de todas as coisas (vivas e não vivas) do Universo!»
O Misterioso Átomo
(No interior do átomo...)
Todos os Corpos do Universo, mesmo a Estrela mais distante, são constituídos por Átomos. Embora a palavra significasse na sua origem, «indivisível» e se pensasse que os Átomos constituíam as mais pequenas unidades de matéria, os Físicos do século XX descobriram que os próprios átomos se compõem de elementos separados.
Os Átomos são estruturas complexas que apresentam uma pequena região central - o Núcleo - onde residem os Protões e os Neutrões.
Os Electrões ocupam órbitas em torno do Núcleo. O próprio Átomo em si é mantido por duas das forças fundamentais da Natureza.
A Interacção Nuclear Forte faz com que os protões e os neutrões se atraiam fortemente e se mantenham juntos para formarem o Núcleo.
A Interacção Nuclear Forte é a maior Força da Natureza, mas o seu alcance é muito limitado - pode ser sentida apenas à escala do Núcleo Atómico, cerca de 10 (-14) metros. Com a Gravidade, uma força fundamental mais familiar, passa-se o oposto: em comparação com a Interacção Nuclear Forte, é muito fraca, mas é sentida a enormes distâncias por todo o Universo!
Os Protões transportam uma carga eléctrica positiva, enquanto os neutrões (como o seu nome indica), são neutros. Em consequência, independentemente do número de protões e de neutrões, o Núcleo apresenta uma carga positiva no seu conjunto.
Núcleo de um Átomo (electrões em órbitas circulares em torno de um núcleo central)
Representação do «modelo» do Átomo
Em 1919, Niels Bohr propôs um «modelo» do Átomo. Electrões em órbitas circulares em torno de um Núcleo Central. Bohr representou então os electrões como se fossem «bolas» com carga negativa. O Núcleo, no centro, é um ambiente complexo com a sua estrutura própria. Os Núcleos contêm protões de carga positiva e neutrões neutros (que contribuem para a massa). O Núcleo de Hidrogénio contém apenas um protão.
A Massa de um Átomo
A Força Electromagnética mantém os electrões em órbita em torno do Núcleo. Os Electrões têm carga negativa e são impelidos pela força electromagnética a orbitar o núcleo de carga positiva. Em virtude haver normalmente o mesmo número de protões e de electrões num Átomo, anulam as cargas eléctricas mútuas, de modo que a Carga Atómica - no seu conjunto - é normalmente igual a zero.
O Número de Protões do Núcleo determina o elemento químico a que o Átomo pertence. Por exemplo, um Núcleo que contenha um único protão é o Hidrogénio. Diferentes números de Protões dão lugar a outros elementos químicos, como o Hélio (2 protões), o Ferro (26 protões) ou o Urânio (92 protões). Estes Elementos possuem propriedades diferentes uns dos outros.
O Somatório dos protões e dos neutrões dá... a Massa Atómica! O Hidrogénio é assim o elemento mais leve e o Urânio o mais pesado de todos os elementos naturais. A maior parte da Massa de um Átomo é então representada pelos seus protões e neutrões; os electrões possuem uma massa negligenciável.
Átomos Maiores e mais Pesados
O Número de Protões dos Átomos de um determinado elemento é fixo e exclusivo desse elemento. O número de Neutrões pode variar. Isto é particularmente verdadeiro no caso dos Átomos maiores e mais pesados, nos quais o número de Neutrões pode ser maior do que o número de Protões.
Nos Átomos Pesados, os protões estão muito juntos e tendem a repelir-se. Neutrões adicionais neutralizam esse efeito. Sem eles, o Núcleo de um Átomo muito pesado fragmentar-se-ia. O Urânio, por exemplo, possui 146 neutrões e 92 protões. Qualquer Elemento com um número superior de protões tem de ser fabricado em Laboratório!
Urânio Mineral
Urânio - combinações diferentes de um elemento (isótopos)
É do conhecimento geral que, o Urânio, também surge na forma natural com 143 neutrões. Estas combinações diferentes de um elemento chamam-se os seus Isótopos.
Alguns Isótopos, como o Urânio 235 e o Urânio 238, são instáveis e sofrem desintegração radioactiva.
Um Isótopo Radioactivo emite partículas ou energia de modo a restaurar a sua estabilidade. Pode perder protões - ou um dos seus neutrões pode transformar-se num protão. Em qualquer dos processos, o número de protões do seu Núcleo altera-se e, o Elemento transforma-se normalmente num elemento diferente no curso deste processo.
Fusão/Fissão
Os Núcleos de alguns Átomos dividem-se em dois no processo chamado Fissão Nuclear. Este fenómeno ocorre predominantemente com elementos que contêm mais protões que o Ferro (que possui 26), denominados Elementos Pesados.
A Fusão (a junção de núcleos), pode ter lugar entre isótopos de elementos mais leves que o Ferro. A Fusão é então a reacção que ocorre no seio das Estrelas!
Tanto na Fissão como na Fusão produzem-se elementos químicos diferentes que podem ser ou não estáveis. A Fusão e a Fissão podem libertar grandes quantidades de energia porque, a Massa das Partículas Componentes Resultantes, é ligeiramente menor que a soma das Massas das Partículas Originais! É esta diferença de Massa, chamada «defeito de massa», que é convertida em...Energia!
Telescópio «Very Large Array» (VLA)
O Super e Magnífico VLA
Localizado nas planícies de San Augustine, no Novo México (EUA), o Telescópio Very Large Array é um conjunto de 27 radiotelescópios idênticos que trabalham em conjunto, de modo a detectarem as emissões de rádio de alta frequência - emitidas pelos Átomos e pelas Partículas Subatómicas do espaço exterior.
Os Átomos neutros de Hidrogénio podem emitir ondas de rádio em padrões repetitivos de 21 em 21 centímetros. Esta emissão pode ser captada por estes telescópios e fornecer assim dados suficientes para se traçar uma carta da Densidade do Hidrogénio...na nossa Galáxia!
Também se podem ainda detectar outras fontes de ondas de rádio, emitidas por outros tipos de Átomos.
O Universo
O Admirável Mundo da Astrofísica
Neste admirável mundo da Astrofísica há, em todos nós, a consciência de algo muito diverso, magnânimo e mesmo transcendente - ainda que muito bem explicado e autenticado cientificamente.
Estamos imbuídos de uma repleta aura de transformação e desenvolvimento nesta ou noutras áreas similares que, da parte do Universo, este nos diz haver e exigir certas regras a cumprir.
É de facto impressionante registar-se que, da Partícula Mais Pequena à Maior Galáxia, tudo no Universo segue regras que são descritas pelas Leis da Física. Assim nos sugere e afere, Stuart Clarck na sua obra quase perfeita (em nota máxima na nitidez, exposição e explicação simples que relatou no seu livro sobre Astrofísica) sobre o que, todos nós, devemos entender ou subentender além os certos parâmetros que o Universo nos concede e concebe em si.
Ainda em relação ás ditas Leis da Física, a formulação dessas leis tem sido, tradicionalmente, uma tarefa dos Físicos, enquanto a Cartografia e a Catalogação dos Céus tem sido empreendida pelos Astrónomos. Com a aceitação de que as Leis da Física se deviam aplicar ao Universo inteiro, surgiu então um novo tipo de cientista - o Astrofísico!
O Astrofísico emprega as observações dos Astrónomos, assim como as regras dos Físicos. Deste modo, os fenómenos e os corpos do Universo podem ser explicados em termos de Leis Físicas que foram testadas nos laboratórios - com sede na Terra!
Toda a Matéria do Universo é composta então de cinco (5) «partículas elementares» estáveis: Electrões, Protões, Neutrões, Neutrinos e Fotões. Pode também existir uma sexta (6ª) partícula elementar chamada «Gravitão».
As Primeiras Três Partículas são responsáveis pela totalidade da Matéria Visível do Universo; as duas restantes e o hipotético Gravitão transportam então a energia criada pelas interacções entre as primeiras três. Estas Interacções são provocadas pelas Forças da Natureza. Há assim quatro (4) Forças Fundamentais: A Interacção Nuclear Forte, a Interacção Nuclear Fraca, o Electromagnetismo e a Gravidade. Todas as Interacções entre os corpos do Universo podem então ser explicadas em termos destas quatro fantásticas forças.
Por outras (identifico eu numa mesura algo inédita mas muito convicta) que mais tarde se venham a conhecer no mundo dos homens ou, através desta magnífica ciência da Astrofísica e sob esta mesma presciência efectiva de um conhecer e saber mais forte - ou mais poderoso - que nos revele (igualmente) outros misteriosos elementos que existam na Terra e fora dela em âmbito interestelar. Assim o desejo firmemente, assim o deseja a Humanidade certamente...!
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