AULA 1. ESCALAS DE DISTÂNCIA e de tamanho NO UNIVERSO

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2 AULA 1 ESCALAS DE DISTÂNCIA e de tamanho NO UNIVERSO

3 CONSTELAÇÃO DE Orion Estrelas são os componentes mais básicos do universo. 100 trilhões de km (10 12 km)

4 Betelgeuse gigante vermelha (velha e massiva) estrelas + jovens e + quentes do que o sol Nebulosa: formação de estrelas

5 Spitzer space telescope + Stratosferic telescope (SOFIA) Imagens no infravermelho mostram: nós mais densos de poeira e de gás que eventualmente podem vir a formar complexos estelares, protoestrelas e estrelas jovens, formação de sistemas planetários.

6 NOSSO LUGAR NO ESPAÇO não ocupamos nenhum lugar privilegiado no universo Terra é um planeta rochoso comum: um dos 8 planetas que orbitam uma estrela comum chamada Sol. Localiza-se ~ na borda de um grande conjunto de estrelas Via Láctea: uma entre trilhões de outras galáxias existentes no universo observável.

7 SOL ~ 100 vezes o diâmetro da Terra Bola de gás formada essencialmente por Hidrogênio e Hélio

8 1000 x km Uma galáxia típica contém 1 trilhão de estrelas (10 12 ) Distâncias em anos-luz 1 ano-luz: distância que a luz percorre em 1 ano ~ 9,5 trilhões de km

9 AGLOMERADOS DE GALÁXIAS PODEM CONTER ALGUNS MILHARES DE GALÁXIAS

10 UNIVERSO ESPAÇO +TEMPO + ENERGIA + MATÉRIA ASTRONOMIA OU ASTROFÍSICA ESTUDO DO UNIVERSO

11 Escalas são muito grandes! Distâncias em anos-luz 1 ano-luz: distância que a luz percorre em 1 ano ~ 9,5 trilhões de km Distâncias em parsecs (unidade mais usada cientificamente) 1 pc = 3,26 anos-luz Dentro do sistema solar : Unidades Astronômicas 1 UA = 150 milhões de km

12 Distâncias no Sistema Solar Historicamente (distâncias relativas) : Aristarco 270 AC (lua, Sol) Leis de Kepler (século XVII) Atualmente : ecos de radar (vênus ~ 12 min ida e volta) (velocidade da luz é uma constante c = 2,998x10 5 km/s)

13 Distância relativa Terra-Sol (por Aristarco) Lua em quarto crescente (ou quarto minguante) 90 o Cálculo α : Ciclo lunar = 29,5 dias Fases minguante-crescente = 14,25 dias α = 86,95 o Logo: D(Terra-Sol) ~ 20 D(Terra-Lua) Correto: distância média ~ 400 D(Terra-Lua)

14 Outras distâncias e definição do parsec (pc)

15 PARALAXE Quanto maior a distância do objeto- linha de base menor a paralaxe Aumento da precisão (paralaxe) Aumento da linha de base

16 Unidades Paralaxe LEMBRETE!! em graus, minutos e segundos de arco ( o ) 1 o = 60 1 = 60

17 Distâncias dentro do sistema solar Maior linha de base na Terra = seu próprio diâmetro PARALAXE GEOMÉTRICA distâncias até 1 hora-luz (~1,08x10 9 km)

18 Medida do terceiro ângulo por PARALAXE ângulo paralático p Geometria euclidiana tan p RTerra ( baseline / 2) distância( Terra objeto)

19 Distâncias na vizinhança do Sistema Solar

20 PARALAXE ESTELAR Estende-se a linha de base para o diâmetro da órbita da terra tan p 1 UA distância(sol estrela)

21 PARALAXE ESTELAR Se p 4º então tan p p(rad) Se p está em rad então as unidades da linha de base e distância serão as mesmas. 1 distância(ua) p( rad ) 1 UA = 150 milhões de km definição: 1pc = distância sol-estrela se a paralaxe medida for de 1 D(pc) 1 paralaxe(" ) Se 1 = 2π 360 o = 4, rad 1pc = UA 1pc ~ 2, UA ~ 3, Km ~ 3,26 anos-luz

22 As dimensões do Sistema Solar As órbitas dos planetas: Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão (distâncias em milhões de km) 0 0,39 0,72 1 1,52 5,2 9,5 19,2 30,1 39,4 (distâncias em Unidades Astronômicas) 1 Unidade Astronômica

23 Fronteira externa do Sistema Solar: Heliopausa, a cerca de 1 ano-luz do Sol 1 ano-luz = U.A. = 9,45x10 12 km Distância = 2, km/s x 365 dias x s/dia = 9,45x10 12 km em 1 ano (9,45 trilhões de km)

24 TAMANHOS Diâmetro da Terra Eratóstenes e o diâmetro da Terra (~200 AC) No Egito, de Alexandria a Siena: diferença de 7 graus no ângulo do Sol ao meio-dia Distância Alexandria-Siena: 780 km o 7, km o 360 circunferência da Terra circunferência diâmetro Diâmetro da Terra! ~ km ( km) Satélite geodésico

25 MEDINDO O SOL E OS PLANETAS DISTÂNCIAS RELATIVAS AO SOL : leis de Kepler e Newton DISTÂNCIAS ABSOLUTAS: por radar (Vênus) RAIO DO SOL E PLANETAS: diâmetro angular Ex. Diâmetro angular de Júpiter = 46.8 segundos de arco diâmetro diâmetro angular 2 distância 360 o Diâmetro = km

26 As dimensões dos planetas e do sol Sol Mercúrio Venus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão (raio em km)

27 Dimensões típicas: Estrelas Determinação do tamanho: Luminosidade raio 2 temperatura 4 Anã (Sol) : raio de km Gigante (Pollux) (10x ) km Supergigante (Betelgeuse): km (630 x ) Sol Mercúrio Venus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão (distâncias em milhões de km) Até adiante de marte! Betelgeuse está a 430 anos-luz do sistema solar

28 11 x 4 x 1/2

29 10xjúpiter

30

31 21 x

32 630 x 700 x 5000 x

33 Alfa Centauri A e B A Via Láctea a Cen Próxima Distâncias típicas entre as estrelas: ~ anos-luz Estrelas mais próximas: Alfa Centauri: 4,36 anos-luz (1,34 pc) Próxima centauri : ~ 4,22 anos-luz (1,29 pc)

34 A Via Láctea: nossa casa no Universo

35 M81: uma galáxia muito parecida com a nossa

36 As dimensões da Via Láctea Forma: Espiral, com disco, braços e bojo Diâmetro: anos-luz Espessura do disco: 5000 anos-luz Número de estrelas: ~400 bilhões Massa : 6x10 11 massas solares Massa do sol 1 M = 1.99x10 30 kg

37 Tipos de galáxias: elípticas espirais e irregulares elípticas gigantes: diâmetro de alguns milhões de anos-luz 1 trilhão de estrelas elípticas anãs: diâmetro de ~ anos-luz com poucos milhões de estrelas mais comuns Comparação: Nossa Galáxia: diâmetro ~ anos-luz

38 O Grupo Local: Membros: cerca de dezenas de galáxias visíveis, sendo 2 grandes espirais, Via Láctea e Andrômeda (a 2,5 milhões de anos-luz de nós), as demais são anãs, irregulares e uma espiral menor (M33)

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40 Os aglomerados de galáxias AGLOMERADO DE VIRGEM

41 O aglomerado AGLOMERADO DE de VIRGEM Virgo: ~200 membros, 10 milhões de anos-luz

42 O aglomerado de Coma: ~5000 membros, 30 milhões de anos-luz

43 Os Superaglomerados Associações de aglomerados gravitacionalmente ligados Forma ~ filamentar O superaglomerado local ou superaglomerado de Virgem: 100 milhões de anos-luz de diâmetro massas solares (M ) cerca de 2200 galáxias Os aglomerados, unidos em superaglomerados, formam filamentos, com imensos espaços vazios entre eles. Isto define a estrutura do Universo em larga escala

44 Escala de anos-luz O grupo local se movimenta com cerca de 220 km/s em direção ao centro do aglomerado de Virgo. O superaglomerado local

45 Escala de 10 9 anos-luz Super aglomerados vizinhos

46 Escala de anos-luz O UNIVERSO VISÍVEL N o de superaglomerados = 10 milhões N o de grupos = 25 bilhões N o de galáxias grandes e luminosas = 350 bilhões N o de galáxias anãs = 7 trilhões N o de estrelas = 30 bilhões de trilhões (3x10 22 )

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49 4.4 anos-luz 4.2 anos-luz 1,35 pc

50 6,5 pc anos-luz centenas de trilhões de km

51 37,000 pc Centenas de quatrilhões de km 120,000 anos-luz

52 Dezenas de quintilhões de km 4,200,000 anos-luz

53 Centenas de quintilhões de km

54 Alguns sextilhões de km (10 21 km)

55 UNIDADES 1 angstron (Å) = m física atômica 1 nanometro (nm) = 10-9 m espectroscopia 1 micron ( m) = 10-6 m poeira interestelar 1 centímetro (cm) = 0.01 m uso freqüente 1 metro (m) = 100 cm em astronomia 1 quilômetro (km) = 1000 m = 10 5 cm Raio da Terra (R ) = 6378 km astronomia planetária Raio solar (R ) = m sistema solar 1 unidade astronômica (UA) = km 1 ano-luz (al) = km = UA astronomia galáctica 1 parsec (pc) = km estrelas, aglomerados de estrelas = 3.26 anos-luz 1 quiloparsec (Kpc) = 1000 pc galáxias, aglomerados de galáxias 1 megaparsec (Mpc) =1000 kpc cosmologia

56 UNIDADES MASSA: 1 grama (g) uso bastante freqüente em 1 quilograma (kg) = 1000 g muitas áreas Massa da Terra (M ) = kg astronomia planetária Massa solar(m ) = kg unidades maiores de massa TEMPO: 1 segundo (s) uso bastante freqüente em astronomia 1 hora (h) = 3600 s escalas planetárias e estelares 1 dia (d) = s 1 ano (yr) = s processos que ocorrem em escalas maiores que as estelares