O sol é uma bola de hidrogênio tão grande que a pressão gravitacional no centro retira elétrons dos átomos de hidrogênio e empurra os prótons tão firmemente juntos que eles se colem um ao outro. A "colagem" eventualmente cria hélio e também libera energia na forma de fótons de raios gama. Esses fótons percorrem as partículas do sol, perdendo energia ao longo do caminho e finalmente saindo do sol como raios X, luz infravermelha e visível. O caminho do centro para o surgimento do sol leva muitos passos e muitos anos.
Raios Gama
A criação de hélio a partir do hidrogênio no centro do sol é um processo de três estágios que libera diretamente um raio gama e indiretamente libera outro. Os raios gama são radiação eletromagnética, assim como microondas, rádio e ondas de luz, o que significa que eles viajam à velocidade da luz: 300.000 quilômetros por segundo (186.000 milhas por segundo). O sol tem um raio de cerca de 700.000 quilômetros (435.000 milhas). Assim, você pode razoavelmente esperar que um raio gama saia do sol cerca de 2,3 segundos depois de ser criado. Mas isso não acontece.
Colisões
No núcleo do sol, os prótons e núcleos de hélio são tão densos que um raio gama emitido não pode ir muito longe antes de ser absorvido. Se você imaginar que um raio gama é emitido bem no centro do sol, então ele vai começar indo direto para a superfície. Quando cai em um próton, o resultado da colisão é um próton com energia extra. O próton libera essa energia extra emitindo outro fóton de raios gama. Mas este poderia ir em qualquer direção - até mesmo de onde começou. E assim vai, com o raio gama indo de uma colisão para outra, mudando sua direção cada vez que é absorvido e re-emitido.
A Caminhada Aleatória
Imagine que há um cara tão bêbado que ele precisa segurar um poste de luz para se levantar. Ele quer chegar ao próximo poste de luz, a apenas 10 passos de distância, mas está tão bêbado que não consegue andar em linha reta. Heck, ele está tão bêbado que depois que ele dá um passo, seu próximo passo pode ser em qualquer outra direção. Isso é o que os físicos e matemáticos chamam de problema do "andar de bêbado" ou "passeio aleatório". A questão é: quanto tempo levará esse cara para ir de um poste para o outro? A resposta é que, se o ponto de partida e o ponto final estiverem separados por 10 passos, ele levará - em média - 100 passos para chegar lá - que é de 10 ao quadrado. Essa é a mesma situação que um raio gama enfrenta no centro do sol.
Suposições
Quando você está tentando resolver um problema de passeio aleatório, a coisa mais importante que você precisa saber é quão grandes são as etapas. Há dois problemas em descobrir isso para um fóton de raios gama ao sol. Em primeiro lugar, as condições não são as mesmas em todo o sol, por isso a distância entre o raio gama "trava" com outras partículas muda. Em segundo lugar, ninguém nunca visitou o centro do sol, então algumas suposições precisam ser feitas, de qualquer maneira. Há todo tipo de suposições razoáveis, variando de um décimo de milímetro a cerca de um centímetro. A escolha dessa distância tem um grande impacto no cálculo do tempo.
Quanto tempo leva para você
O raio do Sol é de 700.000 quilômetros, ou seja, 7 trilhões de "etapas" se cada etapa é um décimo de milímetro e 70 bilhões de passos se cada passo for 1 centímetro. A partir do problema do bêbado, você sabe que o número médio de passos necessários para obter uma certa distância é igual ao quadrado do número de passos necessários para seguir em linha reta. Então, seriam necessários 49 trilhões de trilhões de passos de 0,1 milímetro e 490 bilhões de trilhões de passos de 1 centímetro cada. O tempo necessário para percorrer essas etapas é a distância total dividida pela velocidade da luz. Então, se você acha que os fótons viajam apenas 0,1 milímetros entre colisões, levará mais de meio milhão de anos para o fóton escapar do sol. Se você acha que é cerca de um centímetro, então levará cerca de 5.000 anos para o fóton sair do sol.
