O Universo Origem e evolução

Transcrição

1 O Universo Origem e evolução Prof. Jorge Meléndez Departamento de Astronomia, IAG/USP AGA 0205 Elementos de Astronomia 2012-B

2 As galáxias estão se separando umas das outras

3 Expansão do Universo: as galáxias estão se sepando umas das outras Em 1929, Edwin Hubble mostrou que o Universo está em expansão

4 Expansão do Universo

5 O Big Bang marcou o inicio da expansão e resfriamento do Universo

6 Resfriamento do universo devido à expansão

7 Fases da água

8 tempo Evolução de nosso universo Planck era < s 13,7 billion years Big Bang

9 tempo Evolução de nosso universo GUT era: s 13,7 billion years Big Bang

10 Força nuclear FRACA Força electromagnética Força nuclear FORTE GUT era: s Grand Unified Theory 10

11 tempo Evolução de nosso universo Electroweak era: s 13,7 billion years Big Bang

12 Era electrodébil: s 12

13 tempo Evolução de nosso universo Era das partículas: ,001 s 13,7 billion years Big Bang

14 Quarks Férmions Bósons 14

15 Formação de prótons e nêutrons a partir de quarks 15

16 tempo Evolução de nosso universo Primeiros 3 minutos: H, He, Li 13,7 billion years Big Bang

17 Formação de elementos nos 3 minutos após o Big Bang 17

18 Relative Flux Lítio primordial em estrelas pobres em metais! Spite & Spite (1982) Asplund & Melendez (2008). Estrela com [Fe/H] = -3 (mil vezes menos metais que no Sol) Wavelength (A) 18

19 tempo Evolução de nosso universo Era dos núcleons: 3 min 300 mil anos 13,7 billion years Big Bang

20 Fótons não podiam viajar livremente na era das núcleons 20

21 Radiação cósmica de fundo (~ 300 mil anos após o Big Bang) In 1965 Arno Penzias and Robert Wilson, two physicists working at Bell Laboratories in New Jersey, were calibrating a sensitive microwave antenna designed for satellite communications. Much to their chagrin, they kept finding unexpected noise in every measurement they made with the antenna. The noise was the same no matter where they pointed their antenna, indicating that it came from all directions in the sky and ruling out the possibility that it came from any particular astronomical object or from any place on Earth. 21

22 Radiação cósmica de fundo (~ 300 mil anos após o Big Bang) corpo negro a 2,7 K 22

23 Pequeníssimas diferenças de temperatura na radiação cósmica de fundo 23

24 Cosmologia com o WMAP Idade do universo: 13,7 ± 0,2 bilhões de anos. O universo é composto por cerca de 4% de matéria ordinária, 23% de matéria escura e de cerca de 73% de energia escura. A Constante de Hubble é (71 ± 4) km/s/mpc 24

25 tempo Evolução de nosso universo Era dos átomos: 300 mil anos 1 bilhão anos 13,7 billion years Big Bang

26 tempo Evolução de nosso universo Era dos galáxias: 1 bilhão anos - presente 13,7 billion years Big Bang

27 Devido à expansão do universo as galáxias estão se afastando entre elas (sem um centro de expansão) 27

28 Redshift (desvio para o vermelho): as galáxias estão se afastando 28

29 Lei de Hubble: v = H 0 d A velocidade v de afastamento entre as galáxias é maior quanto maior a distância d entre elas 29

30 Lei de Hubble: v = H 0 d Exemplo: Estimar a distância a uma galáxia com velocidade v = 22,000 km/s. 30

31 Qual a idade do universo? v = H 0 d v = distância / tempo tempo = d/v = 1/H 0 Idade do universo: 1/H 0 31

32 Big Crunch (densidade > densidade crítica) Qual o futuro do Universo? Expansão (= densidade crítica) Expansão (densidade < densidade crítica) Expansão acelerada (energia escura) 32

33 Distância entre galáxias Futuro do Universo: expansão acelerada SN tipo Ia Tempo (bilhões de anos) 33

34 Composição do universo 22% matéria escura 4% matéria normal 74% energia escura 34

35 Dark energy: Nobel Prize in Physics 2011 Adam Riess Saul Perlmutter Brian P. Schmidt, Mount Stromlo Observatory, Austrália 35

36 From my office (Mount Stromlo, Canberra) 2006 Jorge 36

37 Austrália Próximo de Canberra Próximo do observatório 37

38 Austrália Tasmania 2006 Jorge 38

39 Caltech Nobel Prizes 31 recipients, 32 Nobel prizes Very small institution <<< USP 294 professorial faculty, 978 undergrad, 1253 grad 1 in every 1500 people gets a Nobel prize at Caltech (needs to be checked) ASTRONOMY: 26 faculty + 5 emeritus Operates the Palomar observatory (5m telescope, the largest in the world for several decades) Keck observatory, largest telescopes (2 x 10m) Access to few months/year at 2 x 10m telescopes

40 Keck observatory (2 x 10m) in Hawaii 40

41 Hawaii, voltando de observar 41

42 USP : ZERO Nobel prizes Brazil: ZERO Nobel prizes Huge institution faculty, undergrad, graduate <<< 1/10 6 people gets a Nobel prize at USP Largest astronomy department in Brazil ASTRONOMY: 33 faculty + 2 retired with contract Operates the Valinhos observatory ( ~ cm) Access to a few nights/year with Gemini (8m) in competition with all Brazilian community