COSMOLOGIA. Victor O. Rivelles
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- Marcelo Osório Morais
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1 COSMOLOGIA Victor O. Rivelles Instituto de Física Universidade de São Paulo rivelles/ CURSO DE VERÃO DO IFUSP COSMOLOGIA p. 1/40
2 Cosmologia é o estudo da origem, estrutura e evolução do Universo. COSMOLOGIA p. 2/40
3 Cosmologia é o estudo da origem, estrutura e evolução do Universo. ROTEIRO Cosmologia Grega Cosmologia Newtoniana Cosmologia Moderna Relatividade Geral Big Bang Teoria Inflacionária Problemas em aberto COSMOLOGIA p. 2/40
4 Mitos de Criação Procuram dar uma explicação para a origem do Universo. Utilizam uma linguagem metafórica, baseada em símbolos que tem significado dentro da cultura geradora do mito. COSMOLOGIA p. 3/40
5 Mitos de Criação Procuram dar uma explicação para a origem do Universo. Utilizam uma linguagem metafórica, baseada em símbolos que tem significado dentro da cultura geradora do mito. Na religião Judaico-Cristã o mito de criação está descrito na Biblia. COSMOLOGIA p. 3/40
6 Mitos de Criação Procuram dar uma explicação para a origem do Universo. Utilizam uma linguagem metafórica, baseada em símbolos que tem significado dentro da cultura geradora do mito. Na religião Judaico-Cristã o mito de criação está descrito na Biblia. Essa situação perdurou até o nascimento da... COSMOLOGIA p. 3/40
7 Filosofia Ocidental Nasceu na Grécia ao redor de 600 AC. COSMOLOGIA p. 4/40
8 Filosofia Ocidental Nasceu na Grécia ao redor de 600 AC. Buscavam explicar todas as coisas através de um ou poucos princípios. Compreender a natureza sem apelar para o misticismo. COSMOLOGIA p. 4/40
9 Filosofia Ocidental Nasceu na Grécia ao redor de 600 AC. Buscavam explicar todas as coisas através de um ou poucos princípios. Compreender a natureza sem apelar para o misticismo. Sócrates Platão Aristóteles COSMOLOGIA p. 4/40
10 Cosmologia Grega, 350 AC Geocêntrica: o Sol, a lua e os planetas giram ao redor da Terra enquanto as estrelas formam um fundo fixo. COSMOLOGIA p. 5/40
11 Cosmologia Grega, 350 AC Geocêntrica: o Sol, a lua e os planetas giram ao redor da Terra enquanto as estrelas formam um fundo fixo. O Universo é finito e os corpos celestes têm seus movimentos regidos rigorosamente pelas leis naturais baseadas na geometria. COSMOLOGIA p. 5/40
12 Cosmologia Grega Cláudio Ptolomeu considerava a Terra imóvel e rodeada de esferas transparentes de cristal que giravam a sua volta, e o Sol, a lua e os planetas fixos nessas esferas. COSMOLOGIA p. 6/40
13 Cosmologia Grega Cláudio Ptolomeu considerava a Terra imóvel e rodeada de esferas transparentes de cristal que giravam a sua volta, e o Sol, a lua e os planetas fixos nessas esferas. A cosmologia grega perdurou por quase 2000 anos. COSMOLOGIA p. 6/40
14 Idade Média Problemas com o movimento retrógrado dos planetas foram resolvidos com os epiciclos de Ptolomeu em cerca de 100 AD. COSMOLOGIA p. 7/40
15 Idade Média Problemas com o movimento retrógrado dos planetas foram resolvidos com os epiciclos de Ptolomeu em cerca de 100 AD. Esta teoria foi adotada por Santo Tomás de Aquino no século XIII, e esta concepção do cosmo foi seguida até o século XVI. COSMOLOGIA p. 7/40
16 Renascença Nicolau Copérnico em 1514 propos o modelo heliocêntrico em que os corpos celestes giravam ao redor do Sol, e não da Terra. COSMOLOGIA p. 8/40
17 Renascença Nicolau Copérnico em 1514 propos o modelo heliocêntrico em que os corpos celestes giravam ao redor do Sol, e não da Terra. Johannes Kepler descobriu que as órbitas dos astros do sistema solar são elípticas ao redor de COSMOLOGIA p. 8/40
18 Galileu Galilei Na primeira metade do século XVII, reforçou a teoria heliocêntrica com o uso do recém-inventado telescópio. COSMOLOGIA p. 9/40
19 Galileu Galilei Na primeira metade do século XVII, reforçou a teoria heliocêntrica com o uso do recém-inventado telescópio. Descobriu que a Via Láctea é formada por uma infinidade de estrelas, a existência de satélites ao redor de Júpiter, além de observar Saturno e seus anéis, e as fases de Vênus. COSMOLOGIA p. 9/40
20 Isaac Newton, 1687 Descobriu a lei da gravitação universal F = G Mm r 2 COSMOLOGIA p. 10/40
21 Isaac Newton, 1687 Descobriu a lei da gravitação universal F = G Mm r 2 Cosmologia Newtoniana: Universo infinito. COSMOLOGIA p. 10/40
22 Avanços na Cosmologia Ao redor de 1700 Herschels identificou a estrutura em forma de disco da Via Láctea mas ainda colocava o sistema solar em seu centro. COSMOLOGIA p. 11/40
23 Avanços na Cosmologia Ao redor de 1700 Herschels identificou a estrutura em forma de disco da Via Láctea mas ainda colocava o sistema solar em seu centro. Em 1918 Shapley descobriu que o sistema solar não estava no centro mas a cerca de 2/3 do raio da Via Láctea. Mas ainda considerava a Via Láctea no centro do Universo. COSMOLOGIA p. 11/40
24 Avanços na Cosmologia Ao redor de 1700 Herschels identificou a estrutura em forma de disco da Via Láctea mas ainda colocava o sistema solar em seu centro. Em 1918 Shapley descobriu que o sistema solar não estava no centro mas a cerca de 2/3 do raio da Via Láctea. Mas ainda considerava a Via Láctea no centro do Universo. Em 1923 Hubble mostrou que a via Láctea era uma galáxia ordinária como qualquer outra. COSMOLOGIA p. 11/40
25 O Princípio Cosmológico Nosso lugar no Universo não parece ser especial. COSMOLOGIA p. 12/40
26 O Princípio Cosmológico Nosso lugar no Universo não parece ser especial. Consequências: O Universo é o mesmo em qualquer lugar:homogeneidade. O Universo parece o mesmo em qualquer direção: isotropia. COSMOLOGIA p. 12/40
27 O Paradoxo de Olbers, 1826 Assuma o seguinte sobre o Universo: sua extensão é infinita, sua idade é infinita, é estático, as estrêlas (ou galáxias) estão distribuídas ao acaso nele. COSMOLOGIA p. 13/40
28 O Paradoxo de Olbers, 1826 Assuma o seguinte sobre o Universo: sua extensão é infinita, sua idade é infinita, é estático, as estrêlas (ou galáxias) estão distribuídas ao acaso nele. Considere uma camada esférica ao redor de um observador. Estrêlas nessa camada irradiam luz com um fluxo proporcional à 1/r 2. COSMOLOGIA p. 13/40
29 O Paradoxo de Olbers, 1826 Assuma o seguinte sobre o Universo: sua extensão é infinita, sua idade é infinita, é estático, as estrêlas (ou galáxias) estão distribuídas ao acaso nele. Considere uma camada esférica ao redor de um observador. Estrêlas nessa camada irradiam luz com um fluxo proporcional à 1/r 2. O volume da camada é 4πr 2 dr. Portanto, o fluxo total é proporcional à 4πdr! Independente da distância. COSMOLOGIA p. 13/40
30 O Paradoxo de Olbers A radiação que atinge o observador é a integral em r desse fluxo sobre todo o Universo. COSMOLOGIA p. 14/40
31 O Paradoxo de Olbers A radiação que atinge o observador é a integral em r desse fluxo sobre todo o Universo. O resultado é infinito!!! COSMOLOGIA p. 14/40
32 O Paradoxo de Olbers A radiação que atinge o observador é a integral em r desse fluxo sobre todo o Universo. O resultado é infinito!!! O céu não deveria ser negro mas deveria brilhar com intensidade infinita! COSMOLOGIA p. 14/40
33 O Paradoxo de Olbers A radiação que atinge o observador é a integral em r desse fluxo sobre todo o Universo. O resultado é infinito!!! O céu não deveria ser negro mas deveria brilhar com intensidade infinita! Objeção: poeira poderia absorver parte da radiação. Mas a poeira deve esquentar e depois reemitir a radiação. COSMOLOGIA p. 14/40
34 Relatividade Restrita Formulada por Einstein em A velocidade da luz é a mesma em qualquer referencial inercial. COSMOLOGIA p. 15/40
35 Relatividade Restrita Formulada por Einstein em A velocidade da luz é a mesma em qualquer referencial inercial. Contração de Lorentz: comprimentos dependem do observador. l = l 0 1 v2 /c 2 COSMOLOGIA p. 15/40
36 Relatividade Restrita Dilatação temporal: intervalos de tempo dependem do observador. t t = 0 1 v2 /c 2 COSMOLOGIA p. 16/40
37 Relatividade Restrita Dilatação temporal: intervalos de tempo dependem do observador. t t = 0 1 v2 /c 2 A relatividade restrita muda a geometria: geometria de Minkowski. COSMOLOGIA p. 16/40
38 Relatividade Restrita Dilatação temporal: intervalos de tempo dependem do observador. t t = 0 1 v2 /c 2 A relatividade restrita muda a geometria: geometria de Minkowski. Na geometria Euclidiana: comprimentos são constantes. COSMOLOGIA p. 16/40
39 Relatividade Restrita Na relatividade restrita: comprimentos e intervalos de tempo dependem do observador. COSMOLOGIA p. 17/40
40 Relatividade Restrita Na relatividade restrita: comprimentos e intervalos de tempo dependem do observador. Há alguma quantidade é contante e não depende do observador? Intervalo s 2 = x 2 t 2 COSMOLOGIA p. 17/40
41 Relatividade Restrita Na relatividade restrita: comprimentos e intervalos de tempo dependem do observador. Há alguma quantidade é contante e não depende do observador? Intervalo s 2 = x 2 t 2 Espaço e tempo formam o espaço-tempo quadridimensional com geometria de Minkowski. COSMOLOGIA p. 17/40
42 Gravitação na Relatividade Restrita A força gravitacional Newtoniana propaga-se instantâneamente. COSMOLOGIA p. 18/40
43 Gravitação na Relatividade Restrita A força gravitacional Newtoniana propaga-se instantâneamente. É necessário conciliar a relatividade restrita com a gravitação. Einstein demorou 10 anos para compatibilizar a relatividade restrita com a gravitação. COSMOLOGIA p. 18/40
44 Gravitação na Relatividade Restrita A força gravitacional Newtoniana propaga-se instantâneamente. É necessário conciliar a relatividade restrita com a gravitação. Einstein demorou 10 anos para compatibilizar a relatividade restrita com a gravitação. E o resultado é: COSMOLOGIA p. 18/40
45 Relatividade Geral, 1915 Relatividade geral = teoria da gravitação relativística COSMOLOGIA p. 19/40
46 Relatividade Geral, 1915 Relatividade geral = teoria da gravitação relativística Não há força gravitacional. A gravitação devido à curvatura do espaço. Matéria causa a curvatura do espaço. A curvatura determina o movimento da matéria. Objeto fundamental: métrica g µν Determina todas as propriedades locais do espaço curvo. COSMOLOGIA p. 19/40
47 Espaços Curvos O que é um espaço curvo? COSMOLOGIA p. 20/40
48 Espaços Curvos O que é um espaço curvo? Geometria Euclidiana: soma dos ângulos internos de um triângulo é 180 graus. Geometria Riemanniana: a soma pode ser diferente! COSMOLOGIA p. 20/40
49 Espaços Curvos O que é um espaço curvo? Geometria Euclidiana: soma dos ângulos internos de um triângulo é 180 graus. Geometria Riemanniana: a soma pode ser diferente! Sem curvatura: igual à 180 graus. Curvatura positiva: maior que 180 graus. Curvatura negativa: menor que 180 graus. COSMOLOGIA p. 20/40
50 Espaços Curvos COSMOLOGIA p. 21/40
51 Espaços Curvos Plano: comprimento infinitesimal ds 2 = dx 2 + dy 2 COSMOLOGIA p. 21/40
52 Espaços Curvos Plano: comprimento infinitesimal ds 2 = dx 2 + dy 2 Esfera: comprimento infinitesimal ds 2 = dθ 2 + sin 2 θdφ 2 COSMOLOGIA p. 21/40
53 Espaços Curvos Plano: comprimento infinitesimal ds 2 = dx 2 + dy 2 Esfera: comprimento infinitesimal ds 2 = dθ 2 + sin 2 θdφ 2 Superfície curva geral: ds 2 = 2 i,j=1 g ijdx i dx j g ij é a métrica do espaço curvo COSMOLOGIA p. 21/40
54 Espaços Curvos Plano: comprimento infinitesimal ds 2 = dx 2 + dy 2 Esfera: comprimento infinitesimal ds 2 = dθ 2 + sin 2 θdφ 2 Superfície curva geral: ds 2 = 2 i,j=1 g ijdx i dx j g ij é a métrica do espaço curvo Relatividade restrita: ds 2 = (dx 0 ) 2 +(dx 1 ) 2 +(dx 2 ) 2 +(dx 3 ) 2 COSMOLOGIA p. 21/40
55 Espaços Curvos Plano: comprimento infinitesimal ds 2 = dx 2 + dy 2 Esfera: comprimento infinitesimal ds 2 = dθ 2 + sin 2 θdφ 2 Superfície curva geral: ds 2 = 2 i,j=1 g ijdx i dx j g ij é a métrica do espaço curvo Relatividade restrita: ds 2 = (dx 0 ) 2 + (dx 1 ) 2 + (dx 2 ) 2 + (dx 3 ) 2 Relatividade geral: ds 2 = 3 µ,ν=0 g µνdx µ dx ν g µν é a métrica do ESPAÇO-TEMPO Eqs. de Einstein: R µν 1 2 g µνr = T µν COSMOLOGIA p. 21/40
56 Cosmologia Relativística Friedmann encontra soluções da relatividade geral que mostram uma universo em expansão em COSMOLOGIA p. 22/40
57 Cosmologia Relativística Friedmann encontra soluções da relatividade geral que mostram uma universo em expansão em Na época acreditava-se que o Universo era estático! COSMOLOGIA p. 22/40
58 Cosmologia Relativística Friedmann encontra soluções da relatividade geral que mostram uma universo em expansão em Na época acreditava-se que o Universo era estático! Einstein modifica suas equações para obter um universo estático. Introduz a constante cosmológica! R µν 1 2 g µνr + Λg µν = T µν COSMOLOGIA p. 22/40
59 Cosmologia Relativística Friedmann encontra soluções da relatividade geral que mostram uma universo em expansão em Na época acreditava-se que o Universo era estático! Einstein modifica suas equações para obter um universo estático. Introduz a constante cosmológica! R µν 1 2 g µνr + Λg µν = T µν Em 1923 Hubble descobriu que as galáxias estão se afastando de nós e portanto o Universo está em expansão! Einstein afirma que cometeu o maior erro de sua vida! COSMOLOGIA p. 22/40
60 Lei de Hubble A velocidade de recessão é proporcional à distância da galáxia v = H 0 r. COSMOLOGIA p. 23/40
61 Lei de Hubble A velocidade de recessão é proporcional à distância da galáxia v = H 0 r. Descreve o comportamento médio das galáxias. Não está em contradição com o Princípio Cosmológico. COSMOLOGIA p. 23/40
62 Lei de Hubble A velocidade de recessão é proporcional à distância da galáxia v = H 0 r. Descreve o comportamento médio das galáxias. Não está em contradição com o Princípio Cosmológico. Como as galáxias estão se afastando uma das outras elas deveriam estar mais próximas no passado. COSMOLOGIA p. 23/40
63 Lei de Hubble A velocidade de recessão é proporcional à distância da galáxia v = H 0 r. Descreve o comportamento médio das galáxias. Não está em contradição com o Princípio Cosmológico. Como as galáxias estão se afastando uma das outras elas deveriam estar mais próximas no passado. Portanto, no passado, aconteceu o... COSMOLOGIA p. 23/40
64 Big Bang A explosão inicial, há cerca de 13.7 bilhões de anos atrás. COSMOLOGIA p. 24/40
65 Big Bang A explosão inicial, há cerca de 13.7 bilhões de anos atrás. Cosmologia do Big Bang. COSMOLOGIA p. 24/40
66 Big Bang A explosão inicial, há cerca de 13.7 bilhões de anos atrás. Cosmologia do Big Bang. Em 1949 Gamow prevê a existência da radiação cósmica de fundo deixada pelo Big Bang. COSMOLOGIA p. 24/40
67 A Radiação Cósmica de Fundo Em 1965 a radiação cósmica de fundo é descoberta por Penzias e Wilson. COSMOLOGIA p. 25/40
68 A Radiação Cósmica de Fundo Em 1965 a radiação cósmica de fundo é descoberta por Penzias e Wilson. Hoje em dia utilizam-se satélites: WMAP Detecta a radiação de fundo à 2.7K e diferenças de temperatura de micro-kelvin. COSMOLOGIA p. 25/40
69 Problemas... Em 1966 Peebles mostra que o Big Bang prevê a abundância de Hélio correta. COSMOLOGIA p. 26/40
70 Problemas... Em 1966 Peebles mostra que o Big Bang prevê a abundância de Hélio correta. Apesar dos muitos sucessos do Big Bang, problemas começam a aparecer. COSMOLOGIA p. 26/40
71 Problemas... Em 1966 Peebles mostra que o Big Bang prevê a abundância de Hélio correta. Apesar dos muitos sucessos do Big Bang, problemas começam a aparecer. Problema do horizonte. COSMOLOGIA p. 26/40
72 Problemas... Em 1966 Peebles mostra que o Big Bang prevê a abundância de Hélio correta. Apesar dos muitos sucessos do Big Bang, problemas começam a aparecer. Problema do horizonte. A luz da RCF percorreu 14 bilhões de anos. COSMOLOGIA p. 26/40
73 Problemas... Em 1966 Peebles mostra que o Big Bang prevê a abundância de Hélio correta. Apesar dos muitos sucessos do Big Bang, problemas começam a aparecer. Problema do horizonte. A luz da RCF percorreu 14 bilhões de anos. Foi emitida quando o Universo era muito mais jovem, cerca de 300 mil anos. COSMOLOGIA p. 26/40
74 Problemas... Em 1966 Peebles mostra que o Big Bang prevê a abundância de Hélio correta. Apesar dos muitos sucessos do Big Bang, problemas começam a aparecer. Problema do horizonte. A luz da RCF percorreu 14 bilhões de anos. Foi emitida quando o Universo era muito mais jovem, cerca de 300 mil anos. Naquela época a luz atingiria os pequenos círculos. Os dois pontos no círculo não tiveram tempo de entrar em contacto entre si. COSMOLOGIA p. 26/40
75 Problemas... Em 1966 Peebles mostra que o Big Bang prevê a abundância de Hélio correta. Apesar dos muitos sucessos do Big Bang, problemas começam a aparecer. Problema do horizonte. A luz da RCF percorreu 14 bilhões de anos. Foi emitida quando o Universo era muito mais jovem, cerca de 300 mil anos. Naquela época a luz atingiria os pequenos círculos. Os dois pontos no círculo não tiveram tempo de entrar em contacto entre si. Como podem estar a mesma temperatura? COSMOLOGIA p. 26/40
76 Universo Plano Topologia do Universo. Depende da densidade do Universo. Na densidade crítica: Universo plano; acima: Universo fechado; abaixo: Universo aberto. COSMOLOGIA p. 27/40
77 Universo Plano Topologia do Universo. Depende da densidade do Universo. Na densidade crítica: Universo plano; acima: Universo fechado; abaixo: Universo aberto. Hoje o Universo é quase plano. COSMOLOGIA p. 27/40
78 Universo Plano Topologia do Universo. Depende da densidade do Universo. Na densidade crítica: Universo plano; acima: Universo fechado; abaixo: Universo aberto. Hoje o Universo é quase plano. Se no Big Bang a densidade fosse um pouco diferente da densidade crítica não seria plano hoje. Como isso é possível? COSMOLOGIA p. 27/40
79 Universo Plano Topologia do Universo. Depende da densidade do Universo. Na densidade crítica: Universo plano; acima: Universo fechado; abaixo: Universo aberto. Hoje o Universo é quase plano. Se no Big Bang a densidade fosse um pouco diferente da densidade crítica não seria plano hoje. Como isso é possível? Solução dos problemas... COSMOLOGIA p. 27/40
80 Teoria Inflacionária, 1981 O Universo passou por uma fase de expansão exponencial. COSMOLOGIA p. 28/40
81 Teoria Inflacionária, 1981 O Universo passou por uma fase de expansão exponencial. Dobrava de tamanho a cada s.!!! COSMOLOGIA p. 28/40
82 Teoria Inflacionária, 1981 O Universo passou por uma fase de expansão exponencial. Dobrava de tamanho a cada s.!!! A inflação foi gerada pelo inflaton. COSMOLOGIA p. 28/40
83 Teoria Inflacionária Resolve o problema do horizonte. COSMOLOGIA p. 29/40
84 Teoria Inflacionária Resolve o problema do Universo plano. COSMOLOGIA p. 30/40
85 Outro problema: curvas de rotação Em 1933 o aglomerado de galáxias de Coma é estudado. O movimento das galáxias não pode ser explicado pela atração gravitacional. COSMOLOGIA p. 31/40
86 Outro problema: curvas de rotação Em 1933 o aglomerado de galáxias de Coma é estudado. O movimento das galáxias não pode ser explicado pela atração gravitacional. O mesmo acontece com estrelas na borda das galáxias. COSMOLOGIA p. 31/40
87 Curvas de rotação mv 2 r v = = GMm r GM r COSMOLOGIA p. 32/40
88 Curvas de rotação mv 2 r v = = GMm r GM r Como a massa da galáxia M 1/r p então a velocidade diminui com r. COSMOLOGIA p. 32/40
89 Curvas de rotação mv 2 r v = = GMm r GM r Como a massa da galáxia M 1/r p então a velocidade diminui com r. Velocidade orbital como função da distância ao centro da galáxia. A - prevista B - observada COSMOLOGIA p. 32/40
90 Curvas de rotação mv 2 r v = = GMm r GM r Como a massa da galáxia M 1/r p então a velocidade diminui com r. Velocidade orbital como função da distância ao centro da galáxia. A - prevista B - observada Parece que há mais massa no aglomerado do aquela vista pelos telescópicos. COSMOLOGIA p. 32/40
91 Curvas de rotação mv 2 r v = = GMm r GM r Como a massa da galáxia M 1/r p então a velocidade diminui com r. Velocidade orbital como função da distância ao centro da galáxia. A - prevista B - observada Parece que há mais massa no aglomerado do aquela vista pelos telescópicos. É então postulado a existência da... COSMOLOGIA p. 32/40
92 Matéria Escura É um novo tipo de matéria que praticamente não emite nem reflete luz. COSMOLOGIA p. 33/40
93 Matéria Escura É um novo tipo de matéria que praticamente não emite nem reflete luz. Sua natureza é desconhecida. COSMOLOGIA p. 33/40
94 Matéria Escura É um novo tipo de matéria que praticamente não emite nem reflete luz. Sua natureza é desconhecida. Propostas que provém do modêlo de partículas elementares: axions, WIMPs, neutralino, outras partículas supersimétricas. COSMOLOGIA p. 33/40
95 Matéria Escura É um novo tipo de matéria que praticamente não emite nem reflete luz. Sua natureza é desconhecida. Propostas que provém do modêlo de partículas elementares: axions, WIMPs, neutralino, outras partículas supersimétricas. Há vários experimentos tentando detectar tais partículas. COSMOLOGIA p. 33/40
96 Matéria Escura É um novo tipo de matéria que praticamente não emite nem reflete luz. Sua natureza é desconhecida. Propostas que provém do modêlo de partículas elementares: axions, WIMPs, neutralino, outras partículas supersimétricas. Há vários experimentos tentando detectar tais partículas. Matéria escura constitui 23% do conteúdo do Universo. COSMOLOGIA p. 33/40
97 Matéria Escura É um novo tipo de matéria que praticamente não emite nem reflete luz. Sua natureza é desconhecida. Propostas que provém do modêlo de partículas elementares: axions, WIMPs, neutralino, outras partículas supersimétricas. Há vários experimentos tentando detectar tais partículas. Matéria escura constitui 23% do conteúdo do Universo. Matéria comum constitui apenas 4% do Universo. COSMOLOGIA p. 33/40
98 Matéria Escura É um novo tipo de matéria que praticamente não emite nem reflete luz. Sua natureza é desconhecida. Propostas que provém do modêlo de partículas elementares: axions, WIMPs, neutralino, outras partículas supersimétricas. Há vários experimentos tentando detectar tais partículas. Matéria escura constitui 23% do conteúdo do Universo. Matéria comum constitui apenas 4% do Universo. Ainda faltam 73%!!! COSMOLOGIA p. 33/40
99 Expansão Acelerada Em 1998 é descoberta através da observação de supernovas do tipo IA que a expansão do Universo é acelerada. COSMOLOGIA p. 34/40
100 Expansão Acelerada Em 1998 é descoberta através da observação de supernovas do tipo IA que a expansão do Universo é acelerada. Para explica-la é necessário postular a existência de uma energia que produza pressão negativa: a energia escura. COSMOLOGIA p. 34/40
101 Expansão Acelerada Em 1998 é descoberta através da observação de supernovas do tipo IA que a expansão do Universo é acelerada. Para explica-la é necessário postular a existência de uma energia que produza pressão negativa: a energia escura. Na relatividade geral o efeito de uma pressão negativa é gerar uma força que se opõem à força gravitacional. COSMOLOGIA p. 34/40
102 Expansão Acelerada Em 1998 é descoberta através da observação de supernovas do tipo IA que a expansão do Universo é acelerada. Para explica-la é necessário postular a existência de uma energia que produza pressão negativa: a energia escura. Na relatividade geral o efeito de uma pressão negativa é gerar uma força que se opõem à força gravitacional. A energia escura pode estar na forma da constante cosmológica. COSMOLOGIA p. 34/40
103 Expansão Acelerada Em 1998 é descoberta através da observação de supernovas do tipo IA que a expansão do Universo é acelerada. Para explica-la é necessário postular a existência de uma energia que produza pressão negativa: a energia escura. Na relatividade geral o efeito de uma pressão negativa é gerar uma força que se opõem à força gravitacional. A energia escura pode estar na forma da constante cosmológica. Outras alternativas mais exóticas existem: quintessência, cosmologia de branas, etc. COSMOLOGIA p. 34/40
104 Expansão Acelerada Em 1998 é descoberta através da observação de supernovas do tipo IA que a expansão do Universo é acelerada. Para explica-la é necessário postular a existência de uma energia que produza pressão negativa: a energia escura. Na relatividade geral o efeito de uma pressão negativa é gerar uma força que se opõem à força gravitacional. A energia escura pode estar na forma da constante cosmológica. Outras alternativas mais exóticas existem: quintessência, cosmologia de branas, etc. A energia escura constitui 73% do conteúdo do Universo. COSMOLOGIA p. 34/40
105 Lente Gravitacional Efeito lente no aglomerado de Abell. A luz das galáxias é defletida pela gravitação. COSMOLOGIA p. 35/40
106 Lente Gravitacional Efeito lente no aglomerado de Abell. A luz das galáxias é defletida pela gravitação. O Dark Energy Survey usará lentes gravitacionais para medir os efeitos da energia escura do aglomerado. COSMOLOGIA p. 35/40
107 Big Bang The Movie Assista ao Big Bang COSMOLOGIA p. 36/40
108 Big Rip Qual será o destino do Universo? COSMOLOGIA p. 37/40
109 Big Rip Qual será o destino do Universo? A gravitação será tão fraca que não manterá unida a Via Láctea. e outras galáxias. Depois o sistema solar não estará mais ligado pela gravitação. Estrelas e planetas serão... E finalmente os átomos serão destruídos. COSMOLOGIA p. 37/40
110 Cosmologia COSMOLOGIA p. 38/40
111 Para saber mais... M. Gleiser, A Dança do Universo (Cia. das Letras, 1997) S. Hawking, O Universo Numa Casca de Noz (Mandarim, 2001) J. Barrow, A Origem do Universo (Rocco, 1995) J. Silk, O Big Bang (UnB, 1998) S. Weinberg, Os Três Primeiros Minutos (Guanabara Dois, 1980) A. Guth, O Universo Inflacionário (Campus, 1997) I. Assimov, O Universo (Bloch, 1972) rivelles/ COSMOLOGIA p. 39/40
112 Bibliografia S. Weinberg, Gravitation and Cosmology (Wiley, 1974) B. F. Schutz, A First Course in General Relativity (Cambridge, 1985) P. A. M. Dirac, General Theory of Relativity (Wiley, 1975) R. Adler, M. BAzin, M. Schifer, Introduction to General Relativity (McGraw-Hill, 1975) I. R. Kenyon, General Relativity (Oxford, 1994) COSMOLOGIA p. 40/40
INTRODUÇÃO À RELATIVIDADE GERAL - Aula 4 p. 1
INTRODUÇÃO À RELATIVIDADE GERAL - Aula 4 Victor O. Rivelles Instituto de Física Universidade de São Paulo rivelles@fma.if.usp.br http://www.fma.if.usp.br/ rivelles/ XXI Jornada de Física Teórica 2006 INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO À GRAVITAÇÃO E À COSMOLOGIA
INTRODUÇÃO À GRAVITAÇÃO E À COSMOLOGIA Victor O. Rivelles Aula 4 Instituto de Física da Universidade de São Paulo e-mail: rivelles@fma.if.usp.br http://www.fma.if.usp.br/~rivelles Escola Norte-Nordeste
INTRODUÇÃO À RELATIVIDADE GERAL p. 1
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