Superaglomerados de galáxias

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1 Superaglomerados de galáxias O esqueleto do Universo Marcio A.G. Maia Ciência às seis e meia SBPC-RJ 19/10/2005

2 Olhando à nossa volta

3 Olhando à nossa volta

4 Olhando à nossa volta (um pouco mais longe)

5 Olhando à nossa volta (bem mais longe) Campo profundo Sul obtido pelo telescópio espacial Hubble

6 A longa jornada

7 Começando com um pouco de História... Astrônomo Profissão Perigo Tampa de caixão de um Faraó egípcio mostrando dois astrônomos assistentes ( AC). Hieroglifos listam estrelas, cujo nascer indica o início de cada hora da noite.

8 Aristóteles (350 A.C.) Refina modelo de Eudoxus no qual a Terra seria o centro do Universo, com o Sol, planetas e as estrelas girando em torno dela, fixadas em esferas cristalinas.

9 Nicolau Copérnico (1543) Em seu livro De Revolutionibus apresenta a teoria Heliocêntrica.

10 Eppur si muove! Galileo Galilei (1610) Utilizando uma luneta, por ele (re)inventada, confirma que a Via Láctea é formada por estrelas. Além disso, vê satélites de Júpiter o que reforça a teoria heliocêntrica. A Galáxia não é nada mais do que uma massa de inumeráveis estrelas plantadas juntas em aglomerações. Para qualquer parte que você dirija o telescópio, imediatamente uma vasta multidão de estrelas apresenta-se a vista. Galileo (1610)

11 William Parsons (Lorde Rosse) 1845 Constrói um telescópio de 1.80m de diâmetro e descobre que algumas nebulosas possuíam formato espiralado.

12 Desenhos de Parsons mostrando que algumas nebulosas apresentam uma estrutura espiral. M51 M101

13 Henrietta Leavitt (1912) Descobre para a classe de estrelas chamadas de Cefeidas, uma relação entre o período de variação de seu brilho e sua luminosidade intrínseca. Com isso, é possível medir-se distâncias dentro e fora de nossa galáxia.

14 Edwin Hubble ( ) Consegue determinar a distância de uma nebulosa na constelação de Andrômeda, usando, para isso, uma estrela cefeida (1923). Estava demonstrado que elas tinham natureza extragaláctica. Observando galáxias Hubble concluiu que: elas se afastam mais rapidamente quanto mais longe estão (1929). H 0 ~ 70 km/s/mpc

15 Diagrama de Hubble Irr

16 Desvio para o vermelho: Quanto mais distante a galáxia, maior o deslocamento de suas linhas espectrais para o lado vermelho do espectro

17 Desvio para o vermelho - REDSHIFT - z 100 Mpc 100 Mpc 100 Mpc 100 Mpc km/s 200 Mpc 7500 km/s 100 Mpc 0 km/s 7500 km/s 100 Mpc km/s 200 Mpc 7500 km/s 100 Mpc 0 km/s 7500 km/s km/s 100 Mpc 200 Mpc km/s 300 Mpc 0 km/s 7500 km/s km/s km/s 100 Mpc 200 Mpc 300 Mpc km/s 400 Mpc

18 Possíveis modelos do Universo em expansão

19 Universo em expansão acelerada (1998)

20 Utilizando a relação de Hubble, conseguimos determinar as distâncias das galáxias, e desta forma mapear a matéria luminosa do Universo.

21 Aglomerado de galáxias de Coma

22 Como perscrutar as profundezas do Universo? A intensidade luminosa medida de um objeto varia proporcionalmente com quadrado de sua distância até nós. Para detectarmos objetos mais distantes, temos: 1- observar com telescópios maiores (maior área coletora), 2- procurar por objetos intrinsecamente mais brilhantes, 3- ou...

23 Lentes Gravitacionais

24 Telescópios naturais = Lentes gravitacionais A teoria geral da relatividade prediz que a massa pode curvar raios de luz, produzindo imagens múltiplas e imagens amplificadas. Este fenômeno é chamado de lente gravitacional. O estudo de efeitos de lente gravitacional produzido por aglomerados de galáxias nos permite estimar a massa destes aglomerados, além de possibilitar detecção de galáxias distantes. A mais distante galáxia detectada (z~10) teve seu redshift medido com auxílio de lente gravitacional produzido por um aglomerado de galáxias.

25 Lentes Gravitacionais exemplo ilustrativo Como enxergaríamos este prédio, se colocássemos em sua frente um BN com a massa de Júpiter?

26 Lentes Gravitacionais exemplo ilustrativo

27 Lentes Gravitacionais - (cont.) Esquema do efeito de lente produzido por um aglomerado

28 Lentes Gravitacionais - exemplo Imagem de galáxias de fundo distorcidas pela lente.

29 Como percebemos o Universo?

30

31 CfA + SSRS2 Grande Muralha Parede do Sul

32 Superaglomerado Local

33

34 Superaglomerado de galáxias

35 Levantamento Sloan

36

37 Por que superaglomerados são importantes para a compreensão do Universo? Por que eles ainda conservam em suas estruturas algumas das características dos processos físicos iniciais envolvidos na formação do Universo.

38 Teóricos em ação

39 Para compreendermos o Universo - Utilizar conhecimentos de Física e Matemática; - Desenvolver modelos; - Efetuar simulações em computadores; - Verificar se os resultados teóricos se parecem com a realidade observada.

40

41 Constituição do Universo

42 Um ingrediente importante: a Matéria Escura No início do Universo, as matérias escura e bariônica estavam homogeneamente distribuídas. Pequenas flutuações de densidade na distribuição de matéria escura fizeram com que esta produzisse certas concentrações deste material. Mais tarde quando o Universo estava mais frio, a matéria bariônica começou a ser puxada para dentro destes halos.

43 Um ingrediente importante: a Matéria Escura No início do Universo, as matérias escura e bariônica estavam homogeneamente distribuídas. Pequenas flutuações de densidade na distribuição de matéria escura fizeram com que esta produzisse certas concentrações deste material. Mais tarde quando o Universo estava mais frio, a matéria bariônica começou a ser puxada para dentro destes halos.

44 Um ingrediente importante: a Matéria Escura No início do Universo, as matérias escura e bariônica estavam homogeneamente distribuídas. Pequenas flutuações de densidade na distribuição de matéria escura fizeram com que esta produzisse certas concentrações deste material. Mais tarde quando o Universo estava mais frio, a matéria bariônica começou a ser puxada para dentro destes halos.

45 Matéria escura Representação da distribuição de matéria escura em torno de uma galáxia

46 Candidatos a Matéria Escura

47 Candidatos a Matéria Escura Matéria Ordinária - Gás e poeira (matéria visível composta de 75% de Hidrogênio) - MACHOS (Massive Halo Compact Objetcs, Planetas, anãs marrons, ) Reprovado! Opções Exóticas -Neutralinos - WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles) - neutrinos - Mudança da Gravidade (que na verdade não seria matéria) A quantidade de matéria escura é 10 vezes maior do que a de matéria convencional (bariônica).

48 Criando o Universo em computadores - 1 Fiat Lux

49 Criando o Universo em computadores - 2 Simulação do milênio 1

50 Criando o Universo em computadores - 3 Simulação do milênio 2

51 Detalhes da simulação Matéria Bariônica Matéria Escura

52 Mera coincidência? Estruturas em grande escala Células do cérebro

53 Colocando o Universo real em um computador Turismo Espacial

54 Juntando as peças do quebra-cabeças

55 Sumário - O Universo começou há ~14 bilhões de anos, quente, denso e bastante uniforme; - As estruturas evoluíram de flutuações quânticas do vácuo; - Estrelas, planetas, galáxias, aglomerados de galáxias, formaram-se de material primordial colapsando por efeito da gravidade, nos halos de matéria escura; - Aglomerados formam-se pela queda de bolsões de matéria ao longo de filamentos; - As galáxias formaram primeiramente suas estrelas, depois terminaram de se formar, e mais recentemente estão construindo os aglomerados e superaglomerados; - A composição do Universo é de 5% matéria normal, 25% de matéria escura e 75% de alguma forma de energia que produz a sua expansão acelerada;

56 Reflexões Somos seres feitos de cinzas de estrelas, moramos na periferia de uma galáxia situada nos arrabaldes de um superaglomerado, que por sua vez encontra-se em um canto qualquer do Universo, o qual é feito na sua maior parte, sabe-se lá do que!!!

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