Introdução a Astronomia...uma breve perspectiva do caminho que realizaremos durante o curso...

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1 Introdução a Astronomia...uma breve perspectiva do caminho que realizaremos durante o curso... I- A Ciência Astronomia-Astrofísica II- Estrutura Hierárquica do Universo III- Escalas de Dimensões e Distâncias no Universo IV Medidas Astronômicas

2 Astronomia & Astrofísica Ciência que envolve o estudo do espaço além da atmosfera da Terra. Estuda também fenômenos que ocorrem na atmosfera superior, e que tem sua origem no espaço, tais como auroras e meteoros. - Astronomia tem por objetivo medir a posição e movimento dos corpos celestes, bem como cálcular suas órbitas. Estes estudos são realizados técnicamente, em 2 áreas de trabalho subdivididas, respectivamente, em Astrometria e Mecânica Celeste. Uma das principais missões da Astrometria, por exemplo, é determinar um Sistema de Referência quase absoluto... - Astrofísica estuda a natureza física do Universo e do nele está contido (planetas, estrelas, galáxias, além da natureza e composição do que existe neles e entre eles). Complementa o ramo tradicional da astronomia. - A cisão sutil entre estas 2 áreas ocorreu devido ao desenvolvimento da espectroscopia, no século 19, como veremos no curso. - Cosmologia surge no século 20 como ciência após o reconhecimento de que existiam outras galáxias além da ViaLáctea, e de que o Universo está se expandindo. Trata, portanto, de compreender a origem e evolução do Universo. Entende-se por Universo tudo que existe, ou seja, a totalidade do espaço, tempo, matéria e energia.

3 Astrofísica Exige amplo conhecimento de diferentes áreas... Além da física e matemática um astrônomo precisa conhecer relativamente bem química, geologia, ciência atmosférica e algum conhecimento de biologia. Exemplos: Estudo de planetas exige certo grau de conhecimento e familiarização com a geologia, ciências atmosféricas,... Estudos de processos moleculares no meio Interestelar, além de atmosferas externas de estrelas, atmosferas planetárias, populações estelares e evolução estelar em galáxias exigem conhecimento da química, entre outras... Pesquisa de formas de vida no Universo: biologia

4 Pesquisas astronômicas em solo ou no espaço são altamente dependentes do desenvolvimento tecnológico. Alguns exemplos relevantes, são: - Detetor eletrônico CCD (década de 70) --> maior eficiência quântica do que placas fotográficas - Astronomia Espacial que permite observar uma enorme diversidade de fenômenos astronômicos, em todos os comprimentos de onda, de raios-gama a rádio. -Telescópios opticos maiores e melhores equipados permitem melhor resolução, viabilizando os estudos de regiões centrais de galáxias, por exemplo! - Radiotelescópios Sistemas Interferometria de Linha de Base Muito Longa (VLBI), que permite observar, por exemplo, quasares brilhante, que contém um buraco negro de elevada massa - cerca de um bilhão de vezes a do Sol (APEX). - Outros telescópios em andamento veremos mais detalhadamente no Roteiro 7.

5 II- Estrutura Hierárquica do Universo Gravidade é a força fundamental que governa a estrutura inteira do Universo. - Governa, portanto, a evolução do Universo... Vamos ver alguns exemplos, em diferentes escalas de dimensão: - Terra e outros Planetas orbitam o Sol devido a atração gravitacional - O Sol, uma das centenas de bilhões de estrelas que se encontra no disco da Via-Láctea, e que orbita a Galáxia, está ligado as outras bilhões de estrelas pela gravidade - A Via-Láctea é uma das centenas de bilhões de galáxias que se encontra em um grupo ( 30), graças ou devido a gravidade

6 Galáxias tendem a se agrupar em diferentes níveis de aglomerações, desde grupos até aglomerados e superaglomerados (as maiores estruturas no Universo) devido a gravidade. A forma de distribuição destes superaglomerados gera uma configuração filamentar, criando então regiões densas e vazios: estrutura fundamental do Universo em larga escala. A origem destas estruturas é um dos principais problemas astronomia moderna. em aberto da FOTO: Imagem da simulação mostra uma comparaçãoo entre a distribuição de matéria escura (esquerda/azul) e a densidade de gás visível (direita/laranja). Crédito: Illustris Collaboration

7 Hierarquização das Estruturas do Universo

8 Universo Observável Conceito que está associado ao modelo do Big-Bang. Região esférica centrada no observador (Terra) onde galáxias e outros objetos astronômicos do Universo podem ser observados no presente tempo graças ao fato de a luz, e outros sinais, terem tido tempo suficiente para atingir a Terra desde o início da expansão do Universo. Créditos: ia.org/w/index.php? curid=

9 Homogêneo em grande escala

10 Escala de Dimensões no Universo 13 bilhões de anos-luz 40 bilhões de anos-luz (expansão) 10 milhões de anos-luz 100 milhões de anos-luz 5,5 horas-luz Km 100 mil anos-luz

11 III- Escalas de Dimensões e Distâncias no Universo O sistema de unidades oficial utilizado por Físicos e Astronômos é o Sistema Internacional SI - Distâncias (D) são expressas em metros (m) - Massas (M) em kilograma (kg) - Tempo (T) em segundos (s) Para lidar com a amplitude de valores utilizados em astronomia, utiliza-se notação científica, nos quais os números são expressos em potências de 10. Abaixo, damos alguns exemplos aproximados para entender a necessidade deste tipo de notação > Dimensões atômicas típicas = 0, m = 10 a 10 m > Dimensões Planetas = = 10 a 10 m 8 --> Distância Terra-Sol = km = 1.5 x 10 km = 1 UA 10 --> Dimensão do Sistema Solar = km = 1x10 km 17 --> Dimensão da Via Láctea = km = 1.2 x 10 km 21 --> Dimensão de SuperAglom. = = 1x10 km

12 Unidades Especiais Convenientes na Astronomia Algumas unidades especiais são utilizadas por astrônomos para facilitar a compreensão e comparação de medidas, são elas: - Unidade Astronômica (U.A) = Definida como sendo a distância Terra-Sol U.A = 1,5 x 10 m ou 1,5 x 10 km - Ano-luz (A.L) = Distância que a luz percorre em 1 ano no vácuo (com velocidade da luz) A.L = 9,5 x 10 m ou 9,5 x 10 km - Parsec (pc) = Distância na qual um astro teria com uma paralaxe ** de 1 segundo de arco 1 pc = 3,26 A.L ** Paralaxe é uma medida de ângulo ocasionada pelo mto (vamos ver melhor a seguir)

13 Unidades Especiais Convenientes na Astronomia Algumas unidades especiais são utilizadas por astrônomos para facilitar a compreensão e comparação de medidas, são elas: - Unidade Astronômica (U.A) = Definida como sendo a distância Terra-Sol U.A = 1,5 x 10 m ou 1,5 x 10 km - Ano-luz (A.L) = Distância que a luz percorre em 1 ano no vácuo (com velocidade da luz) A.L = 9,5 x 10 m ou 9,5 x 10 km - Parsec (pc) = Distância na qual um astro teria com uma paralaxe ** de 1 segundo de arco 1 pc = 3,26 A.L ** Paralaxe é uma medida de ângulo ocasionada pelo mto (vamos ver melhor a seguir)

14 Algumas considerações sobre o Ano-Luz Também usamos sub-unidades do ano-luz tais como a hora-luz, o minuto-luz e o segundo-luz Uma hora-luz é a distância percorrida pela luz em uma hora. Ela corresponde a km Um minuto-luz é a distância percorrida pela luz em um minuto. Ele corresponde a km. Um segundo-luz é a distância percorrida pela luz em um segundo. Ele corresponde a km. Importante: o ano-luz e seus submúltiplos, hora-luz, minuto-luz e segundo-luz, são unidades de medida de distância e não de tempo.

15 Algumas considerações sobre o parsec... Parsec: unidade de distancia definida a partir do raio de órbita da Terra quando é visto sob um ângulo de 1''

16 Para tanto, é preciso lembrar de algumas definições de medidas angulares:

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19 Tabela 1 Unidades e Medidas Astronômicas

20 Tabela 2 Constantes Úteis e Medidas Físicas

21 Outras Escalas e Medidas Utéis - Distancias: U.A, a.l, pc, Kpc (103), M(106)pc - Unidades de tempo: Mega-ano = My (106), Giga-ano = Gy (109) - Unidades de Energia e seus Múltiplos: Eletron- volt (ev) - é a quantidade de energia cinética ganha por um único elétron quando acelerado por uma diferença de potencial elétrico de um volt, no vácuo. 1 ev = 1, (49) x joules. 1 kev (quilo ev): mil elétrons-volt = 103 elétrons-volt (ev) 1 MeV (mega ev): 1 milhão de elétrons-volt = 106 ev 1 GeV (giga ev): 1 bilhão (mil milhões) de elétrons-volt = 109 (ev) 1 TeV (tera ev): 1 trilhão (mil bilhões) de elétrons-volt = (ev)

22 Distâncias: alguns dos métodos aplicados...

23 Existem evidências de que a maior parte da massa no Universo é invisível Lsto significa que esta massa não está na forma de estrelas, gás ou poeira, Portanto, não pode ser observada

24 Sugestão de Vídeos 1- THC O Universo 1 Episodio 01 Além Do Big Bang, (Dublado) 2- O Universo: Maiores Coisas do Universo (Dublado)

25 O Universo Sugestão de filme O Universo Maiores Coisas do Universo (Dublado) 2014 em

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