UNIVERSIDADE FEDERAL VALE DO SÃO FRANCISCO MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL EM ENSINO DE FÍSICA MNPEF. Jaildson Paulino de Souza

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Camila Guterres Duarte
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1 UNIVERSIDADE FEDERAL VALE DO SÃO FRANCISCO MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL EM ENSINO DE FÍSICA MNPEF Jaildson Paulino de Souza MATERIA E ENERGIA ESCURA UMA PROJEÇÃO DO FIM JUAZEIRO 2014

2 Jaildson Paulino de Souza MATERIA E ENERGIA ESCURA UMA PROJEÇÃO DO FIM Trabalho de conclusão de disciplina submetida ao curso do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física MNPEF da Universidade Federal Vale do São Francisco, como requisito para obtenção de nota na disciplina Física Contemporânea Astronomia. Professor: MILITÃO VIEIRA FIGUEREDO. JUAZEIRO 2014

3 JAILDSON PAULINO DE SOUZA MATERIA E ENERGIA ESCURA UMA PROJEÇÃO DO FIM Trabalho de conclusão de disciplina submetida ao curso do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física MNPEF da Universidade Federal Vale do São Francisco, como requisito para obtenção de nota na disciplina Física Contemporânea Astronomia. Professor: MILITÃO VIEIRA FIGUEREDO. Aprovada em.../.../... BANCA EXAMINADORA Professor: MILITÃO VIEIRA FIGUEREDO JUAZEIRO 2014

4 SOUZA, Jaildson Paulino de Matéria e Energia Escura, Uma projeção do fim. Juazeiro, Universidade Federal do Vale do São Francisco Univasf páginas. Trabalho de Conclusão de disciplina. Orientador Militão Vieira Figueredo 1. Matéria. 2. Energia. 3. Big Bang. 4. Big Rip 5. Big Crunch

5 RESUMO Este trabalho aborda as questões que considerei relevantes para nortear a discussão sobre o que diz respeito a Matéria e Energia Escura.E tem como objetivo entender as possíveis relações entre a massa escura, energia escura, origem e fim do universo. PALAVRAS CHAVE: Matéria. Energia. Escura. Big Bang Big Rip.

6 SUMÁRIO CAPITULO I 1. O Universo é finito no tempo Deslocamento Espectral para o Vermelho O Paradoxo de Olbers... 6 CAPITULO II 2.1 Matéria Escura Energia Escura Densidade crítica Densidade crítica e a densidade do energia escura... 9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS... 10

1. Deslocamento Espectral para o Vermelho Vesto Melvin Slipher (1875-1969) Iniciou um trabalho sistemático, demostrando que das 41 galáxias que estudou, a maioria apresentava deslocamento para o

7 5 CAPITULO I 1. O Universo é finito no tempo Deslocamento Espectral para o Vermelho Vesto Melvin Slipher ( ) Iniciou um trabalho sistemático, demostrando que das 41 galáxias que estudou, a maioria apresentava deslocamento para o vermelho, que indicava que as galáxias estavam se afastando de nós. Em 1929 Edwin Powell Hubble descobre que as galáxias estavam se afastando de nós com velocidades proporcionais à sua distância, isto é, quanto mais distante a galáxia, maior sua velocidade de afastamento. medindo o deslocamento para o vermelho nas linhas espectrais das galáxias observadas por Milton La Salle Humason ( ), Hubble publicou seus resultados para 24 galáxias em 1929 no Proceedings of the National Academy of Science. Georges-Henri Édouard Lemaître ( ) já tinha chegado à mesma conclusão em Alexander Friedmann ( ) publica dois artigos no Zeitschrift für Physik relacionando a distância e velocidade que constitui a primeira evidência para a expansão do Universo. Hubble e Humason

8 O Paradoxo de Olbers. Johannes Kepler ( ), usou o fato de que o céu é escuro à noite como argumento para provar que o Universo era finito, como que encerrado por uma parede cósmica escura. Edmund Halley ( ) no século XVIII e pelo médico e astrônomo Heinrich Wilhelm Mattäus Olbers ( ) em 1826, quando passou a ser conhecida como paradoxo de Olbers. Como o brilho das estrelas cai com o quadrado da distância (demonstrado por Johannes Kepler em seu Optica em 1604), enquanto o número de estrelas aumenta com o quadrado da distância, o céu em média deveria ser tão brilhante quanto a superfície de uma estrela média, pois estaria completamente coberto delas. A solução proposta para este paradoxo é que o Universo não existiu sempre. Como o Universo tem uma idade finita, e a luz tem uma velocidade finita, a luz das estrelas mais distantes ainda não teve tempo de chegar até nós.portanto o Paradoxo de Olbers e a expansão do Universo resultante da Lei de Hubble são consistentes, o Universo é finito no tempo. CAPITULO II 2.1. Matéria Escura Fritz Zwicky astrônomo suíço, postulou em 1937 (Astrophysical Journal, 86, 217). que a velocidade das galáxias em aglomerados eram muito maiores do que deveriam ser, e calculou que a massa do aglomerado deveria ser, pelo menos, dez vezes maior do que a massa da matéria visível no aglomerado, isto é, da massa em estrelas e gás pertencentes às galáxias. A essa matéria desconhecida que só é captada porque exerce atração gravitacional sobre os demais corpos celestes perceptíveis ficou sendo chamada de matéria escura. Em 1980 Vera Cooper Rubin (1928-) determinou, pelas velocidades de rotação das galáxias, que a matéria escura também está presente em galáxias individuais (Astrophysical Journal, 238, 808). De que composta essa matéria escura? Se sua quantidade for somente de cinco a 10 vezes maior do que a de matéria luminosa, ela poderia se constituir de partículas normais (bários); prótons e nêutrons, não condensados em estrelas, poeira ou gás, senão deveríamos detectá-los. Poderia, porém, ser composta de buracos negros (objetos colapsados gravitacionalmente), anãs marrons (objetos degenerados, mas de massa inferior a estrelas e maiores que Júpiter), e planetas (que não geram sua própria luz). Se, entretanto, a matéria escura for 100 vezes a luminosa, como a teoria inflacionária exige, então estaria em partículas exóticas ainda não detectadas na Terra, como neutrinos massivos, ou monopolos magnéticos, ou energia escura. Se existirem, essas partículas podem compor mais de 90% da massa do Universo, sem participar da formação de estrelas, planetas e seres humanos.

9 Energia Escura Uma das propostas da composição da Terra é que ela era formada segundo.aristóteles de Estagira ( a.c) por quatro elementos básicos: terra, ar, fogo e que a matéria celeste era composta por um tipo de matéria especial, a quinta-essência, ou quintessência. Nos últimos anos se tem usado o termo quintessência para descrever a matéria (energia) dominante no Universo, seja ela matéria escura ou energia do vácuo (constante cosmológica). Como indica o nome, causa um falso vácuo, um estado metaestável do campo de energia que, tendo pressão negativa, faz a gravitação agir repulsivamente, Cerca de 70% do Universo é composto de energia escura, cuja natureza é ainda um enigma para os físicos. Crédito:NASA Densidade Critica Densidade necessária para parar a expansão do Universo. Se velocidade de escape é definida como: e a Lei de Hubble é: Sendo o massa = volume.densidade obtemos: ou logo : ρcrítica g/cm 3

10 Densidade crítica e a densidade da energia escura Algumas proposições são de: 1.Se a densidade de energia escura permanecer constante, a expansão vai continuar a acelerar, 2.Se a densidade de energia escura aumentar no tempo, a possibilidade é acelerará muito mais rapidamente que a proposição 1 logo toda a matéria existente no Universo se dissipará.(big Rip) 3. Se a densidade de energia escura diminuir no futuro, é possível que o universo comece a desacelerar podendo mesmo conduzir a um colapso(big Crunch) REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS.

11 9 Saraiva,Maria de Fátima Oliveira; Filho, Kepler de Souza Oliveira. Astronomia e Astrofísica. Departamento de Astronomia - Instituto de Física.Universidade Federal do Rio Grande do Sul.Porto Alegre, 8 de dezembro de O Fascínio do universo / organizadores Augusto Damineli, João Steiner - São Paulo : Odysseus Editora, 2010.

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