Provão Paulista 2023 (1ª série, 2ª aplicação) — questão 40 de Física
Enunciado em texto
Estrelas supermassivas, com massa superior a aproximadamente oito vezes a do Sol, terminam sua existência de algumas dezenas de milhões de anos com uma potente e luminosa explosão denominada supernova. Nesse evento, que marca o fim do processo de geração de energia por fusão nuclear, a estrela moribunda expele suas camadas mais externas e a matéria restante pode seguir dois caminhos. Se a massa total inicial da estrela for maior que a de 25 sóis, o núcleo inerte continua colapsando e vira um buraco negro. Se tiver entre 10 e 25 massas solares, o núcleo central sobrevive à explosão e forma um objeto composto apenas por um tipo de partícula: uma estrela de nêutrons.
Novos estudos sugerem que uma estrela de nêutrons de pequena massa pode ser um objeto ainda mais exótico, previsto na teoria, mas nunca observado de forma inequívoca: uma estrela composta de quarks soltos, um tipo de partícula elementar, indivisível, que é um constituinte fundamental da matéria.”
(https://revistapesquisa.fapesp.br. Acesso em 03.10.2023. Adaptado)
Com objetivo de compreender a notícia publicada, um estudante fez uma pesquisa sobre alguns dos termos apresentados na notícia. Como resultado, descobriu corretamente que
(A) a evolução estelar começa com uma Supernova, conhecida como berçário estelar.
(B) quarks são partículas elementares que formam os elementos do núcleo dos átomos.
(C) buracos negros são modelos que explicam espaços vazios do universo.
(D) nêutrons, assim como os prótons, são bárions de carga elétrica negativa.
(E) quanto mais massiva uma estrela, maior a vida dela.
(Enunciado: Provão Paulista Seriado 2023, 2ª aplicação — SEDUC-SP/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Secretaria da Educação do Estado de São Paulo (SEDUC-SP) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: qual das informações sobre os termos da notícia (supernova, quarks, buracos negros, nêutrons, vida das estrelas) está correta.
A correta (B) — quarks. O núcleo de um átomo é formado por prótons e nêutrons. Cada próton e cada nêutron, por sua vez, é formado por três quarks: o próton tem dois quarks "up" e um "down"; o nêutron, um "up" e dois "down". Os quarks são partículas elementares (até onde se sabe, não são feitos de nada menor), e são eles que formam os constituintes do núcleo. É o que diz a alternativa B.
Por que não as outras:
(A) A supernova é o fim da vida de uma estrela muito massiva, como o próprio texto diz. O "berçário estelar" é uma nebulosa, uma nuvem de gás e poeira onde as estrelas nascem.
(C) Buraco negro não é espaço vazio: é o contrário, uma quantidade enorme de matéria espremida num volume tão pequeno que a gravidade não deixa escapar nem a luz.
(D) Prótons e nêutrons são mesmo bárions (partículas feitas de três quarks), mas o próton tem carga positiva e o nêutron é neutro, como o nome diz. Nenhum dos dois tem carga negativa.
(E) É o contrário: quanto mais massiva a estrela, mais depressa ela "queima" seu combustível e menor é a sua vida. O texto dá a pista: as supermassivas vivem algumas dezenas de milhões de anos, enquanto o Sol deve durar cerca de 10 bilhões de anos.
⚠️ A armadilha: a alternativa E parece lógica ("mais combustível, mais tempo"), mas uma estrela mais massiva tem o núcleo muito mais quente e comprimido, e gasta o combustível num ritmo muito maior.
A ideia em uma frase: prótons e nêutrons, que formam o núcleo atômico, são feitos de quarks, partículas elementares.
Resposta: alternativa B (quarks formam os constituintes do núcleo).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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