O Universo visto com outros olhos. Marcio A.G. Maia

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1 O Universo visto com outros olhos Marcio A.G. Maia XIV Semana de Física da UERJ - Agosto 2008

2 Astrologia X Astronomia Qual a diferença entre elas? Física e Matemática, muuuiiiiita Física e Matemática!!!!

3 Aprendendo Física de maneira arriscada O GLOBO de 18/maio/2005

4 Mecânica Quântica Cálculo Física Eletromagnetismo Termodinâmica

5 O espectro eletromagnético Curva de resposta do olho humano Decomposição da luz branca em cores

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7 Resolução de um telescópio Resolução 1,22 λ / D Figura de difração de duas fontes pontuais colocadas muito próximas. Imagens de Andrômeda com diferentes resoluções.

8 Uso de cores falsas em imagens astronômicas R G B R+G+B

9 Mas nem só de luz vive o astrônomo... Ondas gravitacionais Neutrinos Partículas

10 E nem só indo à montanha... Telescópios no espaço Telescópios no solo Detectores subterrâneos

11 Radioastronomia Primeiro radiotelescópio - Karl Jansky

12 Radiogaláxia Fornax A anos luz A parte laranja representa a emissão em rádio produzida pelo encontro do jato do AGN com gás situado na região externa da galáxia.

13 Imagem da Lua feita com RADAR usando telescópios de Arecibo (emissão) e de Green Bank (recepção). As partes mais claras indicam rochas na superfície e as escuras fluxos de lava.

14 Detecção de moléculas do meio interestelar

15 Pulsares Em 2003 radioastrônomos detectaram o primeiro pulsar binário com o telescópio de Parkes (Austrália). A imagem é uma concepção de como seria este sistema. Radiotelescópio de 64m de Parkes

16 Interferometria de grande linha de base - VLBI Com esta técnica são feitas observações simultâneas de um mesmo astro, por antenas separadas por uma distância muito grande. Elas podem estar localizadas até em continentes diferentes.

17 VLBI Espacial Um radiotelescópio "maior" que a Terra A parte em azul representa o tamanho que teria um radiotelescópio de prato simples equivalente ao conjunto dos mostrados no desenho.

18 Infravermelho Satélite Spitzer

19 Nebulosa de Orion imageada no infravermelho

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22 Algumas questões a serem respondidas com ajuda de observações no IV Discos em estrelas Formação de estrelas induzida por onda de choque de supernovas

23 Visível Nebulosa de Orion imageada no visível

24 Informações importantes nem sempre resultam de belas imagens Imagem do telescópio SUBARU, mostrando a galáxia mais distante confirmada espectroscopicamente até o momento. Ela possui z=6.964 e está a distância de bilhões de anos luz. Detecção de Lyman alfa (1216 Å)

25 Very Large Telescope Cerro Paranal - Chile

26 Driblando a turbulência atmosférica... Uso de raio laser para simular a imagem de uma estrela que servirá para corrigir distorções do caminho óptico.

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28 Driblando a turbulência atmosférica... Com o uso de técnicas chamadas de óptica ativa e adaptativa é possível melhorar qualidade da resolução da imagem. Atuadores no espelho do telescópio deformam o mesmo para se adequar a frente de onda distorcida que está chegando.

29 Óptica adaptativa

30 Uso de estrelas artificiais

31 Ultravioleta Satélite GALEX (observações no UV)

32 M101 em 3 cores Azul UV observado com satélite GALEX. Verde e Laranja Visível observado pelo DSS. O UV está concentrado nos braços espirais devido a presença de estrelas jovens (10 milhões de anos). O Verde mostra luz de estrelas com mais de 100 milhões de anos. O Alaranjado mostra estrelas velhas, com mais de 1 bilhão de anos.

33 Exemplo de ciência feita no UV Descobriu-se que buracos negros supermassivos suprimem a formação estelar

34 Imagem no UV pelo satélite SOHO de uma fulguração solar Esta foi uma das maiores fulgurações já observadas. Ocorreu em novembro de 2003.

35 Anéis de Saturno no UV Sonda CASSINI fez imagem no UV dos anéis de Saturno. As regiões em vermelho indicam que a composição do material é feita de sujeira. A região de cor turquesa é composta por gelo.

36 Raio-X Satélite CHANDRA (observações no Raio-X)

37 Galáxia Centaurus A Centaurus A no visível Combinação de imagens no UV distante, UV próximo, e Raio-x.

38 GRO J : Buraco Negro + estrela companheira Concepção artística de um sistema binário onde um dos objetos é um buraco negro. O espectro em raio-x ajuda a entender o processo de captura de matéria pelo buraco negro efetuado por meio do disco de acresção que contem gás a milhares de graus. Cerca de 30% deste gás é expelido para fora do sistema.

39 Galáxia Roda de Carreta Esta galáxia foi perfurada por uma outra há 100 milhões de anos. Perturbações induziram a formação de estrelas. Uma destas perturbações aparece como o anel externo onde ocorre intensa formação estelar. Com GALEX foi detectado um fraco anel duas vezes maior que o visto nesta imagem.

40 Saturno em raio-x Imagem do satélite CHANDRA revela que os anéis de Saturno brilham em raio-x (pontos azuis), causado por fluorescência de átomos de oxigênio em moléculas de água atingidas por raio-x do Sol.

41 Lua em raio-x Observações do satélite CHANDRA (à direita) da porção brilhante da Lua detectando emissão de raio-x de átomos de oxigênio, magnésio, alumínio e silício. O raio-x é produzido por fluorescência quando emissão de raiosx provenientes do Sol atingem a superfície lunar. Análise da proporção destes elementos químicos permite testar a teoria de que a Lua originouse de um pedaço da Terra, quando esta colidiu com um outro objeto.

42 Aglomerado de galáxias 1E (Bullet ) Este aglomerado é resultado da colisão de dois outros. O gás emissor em raio-x é mostrado em vermelho e a matéria escura em azul. Esta imagem é considerada uma prova da existência da matéria escura.

43 Animação sobre a colisão de dois aglomerados de galáxias

44 Nebulosa Planetária Mz 3 Uma estrela de massa parecida com a do Sol em seu estágio final de evolução expele nuvens de gás quente (vários milhões de graus) produzindo um vento de alta velocidade. Nesta imagem a cor azul é raio-x, verde é visível, e vermelho representa o infravermelho.

45 Raios Gama Satélite INTEGRAL para observação de raios gama

46 Eventos de raios gama são extremamente energéticos. Isto requer fenômenos astrofísicos catastróficos para possibilitar a geração das grandes quantidades de energia observadas. Alguns dos fenômenos que geram raios gama são fusões de estrelas de nêutrons e as hipernovas.

47 Gamma Ray Burst (surto de raios gama) de uma Hipernova

48 Magnetares também produzem raios gama Magnetar

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51 Resumindo...

52 Raios Cósmicos São partículas como elétrons, prótons (~90%), núcleos de hélio (9%), e outros núcleos mais pesados que atingem a Terra provenientes do espaço, viajando com velocidades próximas a da luz.

53 Raios Cósmicos

54 Formação de um "chuveiro" de partículas

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56 Observatório Pierre Auger

57 Raios cósmicos x Astronautas Exposição aos raios cósmicos no espaço, pode produzir câncer, danos cerebrais e catarata.

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60 Neutrinos Neutrinos são partículas elementares, possuem massa quase nula e são eletricamente neutras. Não interagem através das forças eletromagnética e forte, mas sim através da gravitacional e da força fraca. Devido a baixa seção de choque da força fraca, os neutrinos passam facilmente através da matéria. Para barrar metade dos neutrinos produzidos no Sol, seria necessário uma barreira de chumbo de ~1 ano-luz (10 16 m) de comprimento.

61 Neutrinos são produzidos em: Reações nucleares nos centros das estrelas; Explosões de supernovas; Colisões de estrelas de nêutrons; Decaimento radioativo.

62 Detectores "indiretos" de neutrinos Detector Super-Kamiokande, localizado a 1 km de profundidade, contem 50 toneladas de água. Em suas paredes internas estão fixados tubos fotomultiplicadores para detectar luz, provenientes dos subprodutos da interação dos neutrinos com a água e rocha nas vizinhanças.

63 Ondas Gravitacionais Ondas gravitacionais são perturbações na estrutura do espaço-tempo produzidos por massas em aceleração, resultante de eventos violentos no universo. Concepção artística de uma onda gravitacional

64 Ondas gravitacionais são produzidas: Explosões de supernovas; Colisões de estrelas de nêutrons ou BN

65 Colisão de Buracos Negros

66 LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory)

67 O que vem por aí...

68 Para o futuro Atacama Large Millimeter Array - ALMA 50 antenas de 12 metros de diâmetro. Previsão: 2013

69 Para o futuro Laser Interferometer Space Antenna (LISA) Conjunto de satélites para detectar ondas gravitacionais Lançamento em 2015

70 Para o futuro OverWhelmingly Large - OWL Sem previsão Diâmetro: 100metros Custo: 1,2 bilhões

71 Para o futuro European Extremely Large Telescope Previsão 2017 Diâmetro: 42 metros Custo: ~1 bilhão

72 Para o futuro The Large Hadron Collider - LHC É um acelerador de partículas com 27 km de circunferência, que está enterrado a ~100m de profundidade na fronteira Suíça-França. Feixes de partículas movem-se dentro do LHC em túneis de vácuo guiados por potentes magnetos supercondutores. Produzirá choques entre prótons e íons pesados, gerando as menores partículas de matéria. Será possível recriar as condições dos primeiros milionésimos de segundo da criação do Universo. Túnel Previsão 2008 Um dos magnetos

73 Para o futuro Ice Cube (detector de neutrinos) Detector localizado no Pólo Sul Previsão 2008

74 Para o futuro James Webb Space Telescope Diâmetro: 6 metros Previsão: 2010

75 O que estamos fazendo para entender a energia escura? Junte-se a nós!!

76 Fim

77 Referências Novas janelas para o Universo Maria C.B. Abdalla & Thyrso Villela Neto. Editora UNESP, À luz das estrelas Lilia I. Arany-Prado. DPA editora, Nossa estrela: o Sol Adriana V.R. Silva. Editora Livraria da Física, As origens do Universo Malcolm Longair. Jorge Zahar Editor, Introdução à Astronomia e Astrofísica Kepler de Souza Oliveira & Maria de Fátima O. Saraiva. Editora da UFRGS, Endereços na internet (Livro do Kepler de Souza) (Revista Café Orbital do Observatório Nacional) (Notícias diárias sobre o Universo (em inglês)) (Esta palestra e mais algumas outras) (Spitzer Space Telescope) (CHANDRA Observatory) (Galaxy Evolution Explorer) (The James Webb Space Telescope) (The Large Hadron Collider) (OverWhelmingly Large Telescope) (ALMA Radiotelescope) (Pierre Auger Cosmic Ray Observatory) (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory ) (LISA Observatory) (INTEGRAL Gamma ray observatory) (Detector Ice Cube)

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79 O Cosmos Murilo Mendes Desta janela interrogativa distingo o cosmo: metade homem, metade mulher, "due archi paralleli e concolori" (Par.xii, 11). Chora e ri ao mesmo tempo. Levanta um braço, logo depois solta no azul mallarmeano, com absoluta destreza, uma galáxia. Eu então, autômato, me ajoelho e, participante do seu ato, suplico-lhe: "cosmo, já que sabes criar milhares de galáxias, concede-me uma delas: prometo não fundar ali nenhum arranha-céu nem posto de gasolina, centro atômico ou prisão, em contrapartida te levantarei uma ode metálica. O cosmo trabalhador ocupadíssimo finge que não me entende. Com luas gigantescas, pedalando, afasta-se, para entre sonho e realidade criar outras galáxias claríssimas cruéis, longe da poluição da atmosfera e do espaço do petróleo.

80 O Cosmos e os olhos dos mundos Ricardo Kubrusly Não havia como conhecê-la de uma maneira era feita de outra matéria eu a compreendia e nunca elas coincidiam Se a pegasse fugia não como quem corre mas como quem existe em uma verdade fugidia Não havia como encontrá-la ali, como uma noiva atenta, perdida pois não me esperava passiva mas corria por meus pensamentos aflitos aflita De uma maneira eu a via de outra maneira existia... e se eu descobrisse seus dons ah... se eu descobrisse seus dons seus dons se iam e riam E quando em números transformada era um infinito de nadas destino algum lhe convinha na dúvida nas equações em dúvida resplandecia seus nadas... sorrindo por meus telescópios vazios Especialmente escrito para o Astronomia para Poetas 2006

81 O Universo visto com outros olhos Marcio A.G. Maia

82 O Universo visto com outros olhos Marcio A.G. Maia Astronomia no Verão no Inverno XI

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