II ENBOGRET. Leandro Guedes Matéria Escura. Energia Escura

Transcrição

1 Matéria Nossa Escura e Epiciclos de Ptolomeu Galáxia... II ENBOGRET Leandro Guedes leandro.guedes@planetario.rio.rj.gov.br Matéria Escura Energia Escura Comparação Epistemológica com Aether e os Epiciclos Junho de 2010

2 A Nossa Galáxia Nossa Galáxia tem o aspecto de um disco, e nossa visão do Universo é sempre a partir do interior dela. 2

3 Olhando Para Fora Próximo ao Cruzeiro do Sul 3 e Eta Carina Alfa e Beta do Centauro, Cruzeiro do Sul, Saco do Carvão

4 Região Central: Sagitário 4

5 Via Láctea, Cometa McNaught, LMC e SMC 5

6 O Caminho de Leite O Caminho de Leite 6

7 O Sol é uma estrela da Via Láctea Ano luz ~ 9 trilhões de quilômetros Diâmetro da Via Láctea ~ 120 mil anos luz Grupo Local ~ 35 galáxias A Via Láctea pertence ao grupo de galáxias chamado Grupo Local ~ 10 milhões de anos luz (diâmetro) Superaglomerado de Virgem ~ 100 grupos e aglomerados ~ 110 milhões de anos luz (diâmetro) Superaglomerados formam os filamentos de galáxias O Grupo Local pertence ao chamado Superaglomerado de Virgem ou Superaglomerado Local

8 Resumo 8

9 Universo em Grande Escala Imagem feita a partir do survey 2dF 9

10 Universo em Grande Escala 10

11 Matéria Escura matéria que não podemos ver diretamente, mas podemos inferir sua influência gravitacional. Dois Tipos de Matéria Escura Planetas extrassolares Remanescentes de supernovas Anãs brancas, regiões de difícil detecção Regiões de gás pouco luminosas Bariônica Estrelas pouco luminosas Possíveis buracos negros em Anãs marrons SN 1572 Tycho Brahe (fonte: 2M

12 Não Bariônica???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12 Representação artística da matéria escura não bariônica (?????????)

13 Descobrindo a Matéria Escura...Ops! Fritz Zwicky (14/02/1898-8/02/1974) Determinação da massa do aglomerado de Coma em 1933: Massa determinada pelos movimentos das galáxias (Teorema do Virial) Aglomerado de Galáxias de Coma Massa determinada pelo brilho das galáxias observadas (Relação Massa x Luminosidade)

14 Determinando Massas com o Movimento Teorema do Virial 2<T>= <V> (T=en. cinetica, V=en. Potencial. Forma para forças inversamente proporcional ao quadrado da distância)

15 Determinando Massas com a Luz Relação Massa Luminosidade L/L*=(M/M*)a (L* = Luminosidade do Sol, M* = Massa do Sol, a = Variavel)

16 Outras evidências Curva de Rotação das Galáxias Afastando se do centro galáctico, a velocidade de revolução das estrelas (ao redor do centro galáctico) deveria diminuir

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18 Evidência Relativística da Matéria Escura 18 18

19 Lentes Gravitacionais Massa determinada pelo efeito da lente Massa determinada pelo brilho da galáxia central Cruz de Einstein: quatro imagens da mesma galáxia

20 Um halo de matéria escura distribuído mais esfericamente que a matéria visível deve envolver as galáxias, como nessa representação artística Matéria escura é invisível!

21 Provavelmente, as galáxias formaram se em picos de densidade de matéria escura no universo primordial

22 Noção de Galáxia Thomas Wright ( ) identificou que as estrelas não eram uniformemente dispersas no céu, mas sim distribuídas em um disco, a Via Láctea. A partir daí imaginou a possibilidade de existência de uma infinidade de outras vias lácteas como a nossa

23 ' Immanuel Kant ( ). As estrelas da Via Láctea formam um disco rotante mantido coeso pela gravidade. As nebulosas seriam sistemas parecidos, mas mais distantes. Estas galáxias poderiam também estar agrupadas entre si, formando grandes sistemas de muitas galáxias, que por sua vez também poderiam estar aglomerados entre si, etc... Sol William Herschel ( ). Observou muitas nebulosas, mas não sabia se eram outras galaxias ou núvens de gás. A partir de algumas hipóteses, fez um mapeamento da distribuição achatada das estrelas dentro 23 da Via Láctea, sendo que o Sol estaria no centro. 23

24 Descobrindo Galáxias Observações de Hubble feitas entre 1922 e 1923, anunciadas em 1925, mostraram que o Universo se estendia muito além da Via Láctea Ele utilizou o método das variáveis cefeidas Edwin Hubble (20/11/ /09/1953) Um dos vários opositores... Variáveis Cefeidas: Harlow Shapley (2/11/ /10/1972) Precisa correlação entre período e magnitude absoluta Henrietta Sawn Leavitt 24 (4/07/ /12/1921) 24

25 Relação Período Luminosidade Estrelas variáveis são estrelas que mudam de brilho Como o período você pode observar diretamente, é possível inferir o brilho intrínseco (magnitude absoluta) Brilho Intrínseco Brilho Observado Sabendo o brilho intrínseco, comparando o com o brilho que você observa, é possível se conhecer a distância que o separa da estrela. No caso das Cefeidas, o período está estreitamente relacionado com a magnitude absoluta (brilho intrínseco da estrela) 25 25

26 Descobrindo a Expansão do Universo Podemos saber se uma fonte de ondas está se afastando ou se aproximando de nós analisando as ondas emitidas. E a luz é uma onda... Hubble descobriu também que as galáxias estão se afastando umas das outras: o Universo está em expansão! As equações de Einstein já tinha previsto um universo dinâmico, mas o próprio Einstein não acreditou nos resultados e criou uma constante cosmológica:...foi a maior mancada da minha vida

27 A Constante Cosmológica Albert Einstein (14/03/ /04/1955) Minha maior Mancada! 27 27

28 Se Há Expansão, Onde está o Centro? Não há um centro a partir do qual o Universo esteja se expandindo! 28 28

29 Voltando o Filme... Se o Universo está se expandindo, então ontem ele estava menor do que é hoje anteontem, menor antes, menor antes, menor antes, menor... Geroge Gamow (4/03/ /08/1968) Fred Hoyle (24/06/ /08/2001)

30 O Universo muda de aspecto com o tempo O Universo não muda de aspecto com o tempo. À medida que ele se expande, outras galáxias surgem.... essa idéia de Grande Explosão... Num programa de rádio da BBC em março de 1949.

31 O Big Bang

32 Aceleração da Expansão: Energia Escura A matéria dentro do Universo deveria estar desacelerando a expansão, como uma pedra jogada para cima desacelera enquanto sobe, mas em 1998 foi anunciado que observações de supernovas do tipo Ia indicam que o Universo expande de maneria acelerada... Quem está pisando no acelerador?! Pior: de onde vem a gasolina desse acelerador?! Energia Escura

33 Proporção entre Energia Escura, Matéria Visível e Matéria Escura Desproporcional, não?

34 Epistemologia Escura Um Exemplo de Abdução? (Pierce) LEI + EFEITO > CAUSA a) Há uma lei gravitacional que relaciona a quantidade de massa de um sistema à dinâmica desse sistema (LEI); b) Observo que determinados sistemas apresentam uma dinâmica incompatível com a quantidade de massa que observo (EFEITO); c) Há mais matéria nesse sistema que a matéria que posso observar (CAUSA). O mesmo vale para Energia Escura

35 Não foi o mesmo caminho dos epiciclos? Ptolomeu (90 168) 35 por Apolônio) Epiciclos (já proposto 35

36 Solução para a Retrogradação 36 36

37 Sistema Terra Marte o/models.html 37 37

38 O caminho é válido cientificamente Podemos compreender o Aether com esse caminho, uma vez que o utilizamos para dois conceitos altamente válidos na cosmologia moderna? LEI + EFEITO > CAUSA a) Ondas se propagam em um meio (LEI); b) Observo a luz das estrelas (EFEITO); c) Há um meio que transmite as ondas de luz (CAUSA). (sem levar em conta considerações filosóficas sobre espaço vazio) 38 Fim.