-vt. +vt. v t c. c 1. v c. v c. Para o caso não relativístico: Aproximando. Afastando. Doppler (previu efeito para qualquer onda)

Transcrição

1 Introdução à Astronomia Semestre: Sergio Scarano Jr 19/05/2014

2 Comportamento Ondulatório da Luz

3 O Efeito Doppler-Fizeau para Determinação de Velocidades Para o caso não relativístico: Aproximando +vt Afastando ct -vt ct ct z c vt c 1 v t c v 1 c1 v 0 1 c c v c v c 0 Doppler (previu efeito para qualquer onda) Fizeau (aplicação Astronômica)

4 Nascimento, vida e morte de estrelas Como estrelas se formam vivem e morrem depende predominantemente da sua massa. Buraco Negro Gás Supernova ou Estrela de Nêutrons Anã Branca Anã Marron ou Planeta

5 Como se formam as estrelas? Existindo massas, existe atração gravitacional

6 Nascimento de uma estrela Nebulosa inicial Início das Início das reações de Fusão Nuclear

7 Pressão Térmica Devido à temperatura, existe a pressão térmica. Ar frio Balão com mecha apagada Mecha acesa

8 Pressões atuantes numa estrela Estabilidade de uma estrela associada ao equilíbrio de duas pressões. Partícula Expansão térmica Contração gravitacional

9 A Estrutura e Composição da Estrela Sol Temperatura Superficial K Composição (massa) H =730% 73,0% He = 24,5% Outros = 02,5%

10 Camadas do interior do sol Fotosfera Região de convecção Região de condução Região de irradiação 0 0,3 0,7 1,0 R

11 Temperatura nas camadas do Sol Temperat tura [K] 15 M Condução Interior do Sol Irradiação Convecção Fotosfer ra Cr romosfera Atmosfera do Sol Região de transição Coroa K E F 2 M Centr ro Superf fície ,3 07 0,7 10 1, km km 500 km km R/R sol

12 Densidade nas camadas do Sol [g/cm 3 ] Dens sidade 10 Y (água) (ar) -3 Condução Centro Densidade do ar nas CNPT = 0, g/cm 3 Interior do Sol Irradiação Convecção Superfí ície Fotosfera Cro omosfera Atmosfera do Sol Região de transição Coroa K E F ,3 07 0,7 10 1, km km 500 km km R/R sol

13 Limbo escuro Maior espessura óptica Maior perda de luz Região menos brilhante Interior do Sol Visão do Sol Fotosfera Menor espessura óptica Menor perda de luz Região mais brilhante

14 Convecção, Grânulos, Erupção Solar e Manchas Solares Frio Campo magnético muito intenso Região de convecção Fotosfera Região de irradiação Região de condução

15 Estrutura Alveolar do Sol Regiões Claras Subida de gás quente Regiões Escuras Descida de gás frio Diâmetro típico de um alvéolo: 1000 km Vida de um alvéolo: 5 a 10 minutos

16 n= Contínuo Linhas da Cromosfera n=6 n=5 n=4 n=3 L n=2 L L L H H H Aparecem as linhas: H P P P H do Hidrogênio H (Balmer) P B Balmer Paschen B B B B Brackett H do Ca II (3968 Ä) K do Ca II (3933 Ä) He II Fe II Si II Cr II B n=1 Lyman Transição ressonante Núcleo Estado fundamental Pfund F F F F F Nível limite externo

17 Seqüência de uma Erupção Solar Grande erupção solar atingindo uma altura de 28 raios terrestres

18 Manchas solares

19 Ciclo solar de 11 anos Máxima atividade Mínima atividade mancha as Núm mero de Máximo Máximo Mínimo Mínimo anos

20 Deslocamento das manchas anos Latitude solar Equador anos

21 Ciclo de 11 anos da atividade solar

22 Atividade Solar

23 Interação do Vento Solar com a Terra Partícula alfa Nêutron Próton ++ (dias) n 0 (horas) Elétron Luz Aurora boreal p + (horas) e - (horas) 08 m 15 s Interação entre carga e campo magnético B q Campo magnético terrestre Aurora austral

24 Aurora polar

25 Vento Solar Cauda ionizada (assoprada pelo vento solar) Cometa Terra Cauda de poeira Sol Órbita de Plutão 3 a 4 e - /cm 3 v = 500 a 700 km/s T = a K Vento solar Vento solar Plutão

26 Rotação Diferencial do Sol 37 dias Equador Eixo de rotação

27 Evolução dos Campos Magnéticos no Sol

28 Pilares da Criação A Nebulosa da Águia

29 A Via Láctea Via Láctea = Galáxia, do grego galaktos = leite

30 A Via Láctea Via Láctea = Galáxia, do grego galaktos = leite Aspecto leitoso para os gregos; Rio Prateado os orientais; No Velho Testamento aparece menção da idéia babilônica e egípcia de que haveria água atrás da abóboda celeste. Tintoretto 1575

31 Galileu e a Via Láctea Muitas M it nebulosidades b l id d eram grandes d conjuntos j t d estrelas de t l não ã podiam di ser separadas a olho nu (Galileu - Siderius Nuncius, 1610). Mas não todas. Jailton César astrofotografiasergipe.blogspot.com.br M42 = N Nebulosa b l d de Orion Oi J ilt Jailton Cé César astrofotografiasergipe.blogspot.com.br

32 Conhecendo a Luminosidade das Estrelas Para se conhecer as propriedades comuns entre as estrelas deve-se conhecer as distâncias. F * L* F* 4 D 2 *

33 Herschel:: Primeiras Contribuições para Entender a Herschel Galáxia Sistematizou as observações da Via Láctea contabilizando estrelas William Herschel Herschel (1785) Perdurou até1920 com o modelo de Kaptein

34 Catálogos = Coleções Abade Nicolas-Louis de Lacaille (42 objetos nebulosos); M Charles Messier (103 objetos nebulosos); Sir William Herschel (>2500 objetos nebulosos); Sir John Herschel (5079 objetos); M John Dreyer (NGCs e ICs)

35 Outras Nebulosidades Observadas no Céu Conforme avançavam as observações, se detectavam nebulosidades em que se distinguiam estrelas e outras não. O talento consiste em saber avaliar a semelhança lh das d coisas i que dif diferem entre sii e M31- Jailton Cesar am45 diferença entre coisas iguais. - Jailton Cesar astrofotografiasergipe.blogspot.com.br astrofotografiasergipe.blogspot.com.br Anne Louise Germaine de Staël NGC0253- Jailton NGC0253 J ilt Cesar C astrofotografiasergipe.blogspot.com.br

36 Case de um astrônomo amador. Centaurus C A Centauri

37 A Necessidade de Catálogos e Classificações Plêiades (Aglomerado Aberto) Cometa Machholz Nebulosidade d Associada às Plêiades

38 Exemplos de Objetos Ligados Gravitacionalmente Objetos gravitacionalmente ligados são muito comuns. Aglomerados devem compartilhar a mesma história (mesma origem)

39 Exemplo de Aglomerado Globular Aglomerados de forma esférica, muito rico em estrelas avermelhadas e velhas, podendo ter de milhares a milhões de objetos fisicamente ligados pela gravitação. Exemplos: M12, M13, M14, M15, M38, NGC 5139 (Omega Centauri).

40 Exemplo de Aglomerado Aberto Aglomerados aberto ou galáctico é um grupo de de dezenas a centenas de estrelas ligadas gravitacional- mente, geralmente composto por azuis e jovens comumente envoltos por um gás tênue. Se encontram predominante- mente no plano galáctico. Alguns exemplos: M7, M11, Hyades, Pleiades, NGC4755 (Caixinha de Joias) Pleiades

41 Características Comuns de um Objeto e Distâncias Analogia de como reconhecer características comuns entre objetos e utilizalas em função da distância Faço o mesmo procedimento com diversas vacas a que eu tenho acesso (próximas) h 1 h 2 h 3 h 4 h h 5... considero desvios h 0 h = média (h 0, h 1, h 2, h 3,..., h n ) h = desvios (h 0, h 1, h 2, h 3,..., h n ) Isolando distância: D = h tan () h Conhecendo uma vaca de próximo D

42 Efeito na Medida dos Diâmetros de Aglomerados Abertos Robert Trumpler (1930) : Distância por tamanho angular. deveria ser igual à distância pela fotometria Di istância pe elo Diâmetr ro Angular Distância obtida pela fotometria maior do que a distância por tamanho angular objetos mais distantes eram maiores Trumpler, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 42, 214 (1930) Distância pela Fotometria

43 Avermelhamento Devido à Atmosfera Terrestre A turbulência da atmosfera causa o seeing e a interação com a atmosfera muda o fluxo ao longo do espectro dependendo da massa de ar. m dentro m fora,5 log m F dentro 2 2, 5 F fora F dentro F fora 10 m fora m fora X X m k( ) X ( h) Define-se a Lei de Bouguer s: h h m dentro m dentro F(h,) = F fora.10 -k().x(h) 2.5

44 Absorção Interestelar A atmosfera interestelar também produz um efeito semelhante:

45 Absorção Interestelar em Termos Matemáticos Sem meio interestelar: m M D 5 log m M 5 log( D) 5 10 Com meio interestelar: m M 5log( D) 5 A Absorção Interestelar Absorção Interestelar (depende das bandas observadas)