Arquitetura do Universo Nascimento e Estrutura do Universo

Transcrição

1 Unidade 1 Arquitetura do Universo Nascimento e Estrutura do Universo

2 s O Big Bang

3 O Universo tem uma história! Uma história com cerca de 15 mil milhões de anos. Começou com o Big Bang, não tendo parado de se expandir até então. E antes do Big Bang? Não faz sentido perguntar. Porque o tempo e o espaço só foram criados com o Big Bang.

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6 O universo expandia-se e arrefecia, a matéria foi-se organizando em estruturas cada vez mais complexas. Durante os primeiros segundos formaram-se os dois elementos mais abundantes no Universo: Hidrogénio e Hélio Só um milhão de anos mais tarde se formam as primeiras estrelas. Algumas delas já nem sequer brilham. As estrelas também nascem, vivem e morrem. Estes ciclos foram responsáveis por gerarem a maioria dos elementos químicos que constituem o Universo.

7 A figura resume a evolução do universo desde o Big-Bang até à atualidade Hidrogénio Hélio

8 História do Universo No início o Universo estava muito quente. A radiação existente permitiu a formação de partículas elementares: Quarks, Eletrões, Neutrinos. A energia deu lugar à matéria. Cerca de 1µs após o Big Bang, os quarks juntaram-se para formar protões e neutrões. Quando o Universo tinha aproximadamente 3 minutos, formam-se os primeiros núcleos atómicos por junção de protões e neutrões (através de reações nucleares). Ao fim anos, formaram-se os átomos: os protões juntaram-se aos eletrões, que até aí andavam livres Ao fim de 1 milhão de anos, os átomos uniram-se por ação da força da gravidade para formar estrelas (locais onde novas reações nucleares acontecem e continuam a acontecer).

9 O Modelo do Big Bang assenta basicamente em 3 pilares: - Princípio Cosmológico; - Teoria da Relatividade Geral; - Descrição do conteúdo do universo como um gás perfeito. Princípio cosmológico - Visto de uma escala suficientemente grande, as propriedades do Universo são as mesmas para todos os observadores A parte do Universo que podemos ver é uma amostra representativa do Universo. As mesmas leis físicas aplicam-se em todos os lugares. Teoria da relatividade geral - é a generalização da Teoria da gravitação de Newton, publicada em 1915 por Albert Einstein. A nova teoria leva em consideração as ideias descobertas na Relatividade restrita sobre o espaço e o tempo e propõe a generalização do princípio da relatividade do movimento para sistemas que incluam campos gravitacionais. Esta generalização tem implicações profundas no nosso conhecimento do espaço-tempo, levando, entre outras conclusões, à de que a matéria (energia) curva o espaço e o tempo à sua volta. Gás ideal - É um gás teórico composto de um conjunto de partículas pontuais movendo-se aleatoriamente e não interagindo.

10 O que comprova a teoria do Big Bang? Três grandes provas são Afastamento das galáxias Radiação de fundo de microondas Proporção dos átomos existentes

11 1. O afastamento das galáxias Apesar da força atrativa entre as galáxias elas continuam a afastar-se entre si. O universo está em expansão.

12 Penzias e Wilson Nobel da Física A Radiação Cósmica de Fundo é uma forma de radiação eletromagnética e uma evidência muito grande da teoria do big bang, tal radiação possui um espectro de corpo negro e é uma grande prova de que o universo no passado era muito mais denso e quente do que é hoje. Foi prevista por George Gamov, Ralph Alpher e Robert Herman em 1948 e descoberta em 1965, por Arno Penzias e Robert Wilson. A radiação cósmica de fundo foi produzida quando o universo tinha cerca de 380 mil anos de idade, resfriou-se por causa da expansão e hoje a sua temperatura é de 2,725 K. A evolução posterior do universo não afetou as propriedades da radiação, de forma que ela nos permite uma grande oportunidade de estudar as condições físicas do universo tempos após sua génese. Radiação de fundo é igual para onde quer que se olhe. Relaciona-se com a diferença de energia entre os eletrões separados e os eletrões ligados ao núcleo nos átomos de Hidrogénio.

13 Teorias para a evolução do universo?

14 3. A proporção dos átomos existentes. Composição do universo em número de átomos Hidrogénio 92% Hélio 7% Outros 1%

15 Composição do universo em massa 3 quartos de Hidrogénio para um quarto de Hélio Hidrogénio 75% Hélio 23% Outros 2%

16 Será que o Universo vai acabar? Será que vai continuar a expandir-se?

17 Teorias para a evolução do universo?

18 O nosso conhecimento do Universo tem vindo a aumentar?

19 SABEMOS QUE: O astro mais próximo de nós é a Lua. O luar (luz do Sol refletida na Lua) demora cerca de um segundo a viajar até à Terra. Lua 20 de Julho 1969

20 SABEMOS QUE: as estrelas são verdadeiras fábricas de átomos, que resultam de reações nucleares, nas quais protões, neutrões e núcleos atómicos se combinam para formar outros núcleos. O Sol emite luz visível mas também luz que não é captada pelo olho humano. Ex: ondas rádio, microondas, raios IV, raios UV, raios X, raios ɣ

21 Sonda Mir Instrumentos e técnicas utilizadas para conhecer o universo mais distante Telstar - satélite pioneiro nas transmissões televisíveis em direto entre europa e EUA Luneta astronómica de Galileu finais séc. VII Estação espacial ISS Sputnik 1º satélite em órbita 4 /10/1957, soviéticos Radiotelescópio deteta e amplia as ondas de radio oriundas do universo Telescópio Telescópio Hubble em órbita desde 1990 Telescópios

22 Instrumentos e técnicas utilizadas para conhecer o universo mais distante Robot Sojorner Nave Mariner X Very Large Telescope Space Shuttle 1986 Chegada sonda Voyager 2 a urano Sonda Galileu

23 Instrumentos e técnicas utilizadas para conhecer o universo mais distante Voyager Pioneer Cobe Rosetta Deep space1

24 Primeiro Satélite Português 1993

25 Estação Espacial Internacional Os cientistas aprenderam a analisar a radiação vinda das estrelas e de outros corpos celestes utilizando a espetroscopia Os elementos que se formam nas estrelas são os mesmos em todo o universo.

26 Implicitamente falámos de grandezas. Quais? Grandeza Temperatura (T) Tempo (t) Distância (d) Unidade SI Kelvin - K Segundo - s Metro - m

27 Temperatura T k = T C + 273,15 T F = T C x (9/5) + 32

28 Tempo Em Astronomia esta grandeza é normalmente expressa em anos. O Sol nasceu há cerca de 4500 milhões de anos; A luz que a Estrela Polar emite demora 431 anos a chegar à Terra. O Sistema Solar demora cerca 250 milhões de anos a dar uma volta em torno do centro da Via Láctea.

29 Distâncias maiores Parsec

30 Comprimento 1 UA = 1,5 x 10 8 km

31 Um ano - luz (a. l.) é uma unidade de distância. É a distância que a luz percorre num ano. A luz move-se com uma velocidade de cerca de quilómetros (km) por segundo. Assim, num ano, ela pode viajar cerca de 10 triliões de km. Mais precisamente, um ano-luz é igual a quilómetros. 1 ano tem dias, 1 dia tem 24 horas e 1 hora tem 3600 segundos. 1 s km s X X = 9,47 x km

32 PARSEC ( pc ) - equivale à distância de um objeto cuja paralaxe anual média vale um segundo de arco (1"). 1pc = 3,3 al = 30,80 x km Exemplo: 1pc ,3 al 8pc x X= 8 x 3,3 = 26,4 al 1 8 pc = 26,4 al

33 Algumas unidades de comprimento