23-10-2012 Os Hindus Terra era sustentada por seis elefantes; Nas regiões infernais, a Terra era transportada por uma tartaruga que se encontrava sobre uma serpente. Sumário Aula nº7 Origem do Universo. - Escalas de tempo, temperatura. - comprimento e Ptolomeu Nicolau Copérnico (100-170 A.D.) (1473-1543) No seu livro (Almagesto) introduz a Terra como o centro do Universo. Conhecida como a teoria Geocêntrica. Galileu Herschel (1564-1642) (1738-1822) Padre Polaco Fundador da teoria Heliocêntrica (Sol no centro do Sistema Solar); Físico, matemático e filósofo Italiano. Confirmou as ideias de de Copérnico. Utilizou sistematicamente o telescópio; Astrónomo Inglês. Pai da astronomia moderna. Fez o primeiro mapa da nossa Galáxia. Na altura, pensava que a nossa Galáxia era todo o Universo. 1
Edwin Hubble (1889-1953) Astrónomo Americano. Descobriu haver galáxias para além da Via Láctea. Mede a velocidade das galáxias e conclui que o Universo está em expansão. Modelo Estacionário O Universo expande-se; A matéria está continuamente a formar-se e desta forma a criar estrelas, galáxias O Universo não tem princípio nem fim! Fred Hoyle (1915-2001) Defensor da ideia do estado estacionário (Universo Estável, sem princípio nem fim). Inventou a designação BIG BANG para ridicularizar publicamente a teoria. Georges Lemaître (1894-1966) Propôs que o Universo teve origem numa explosão de um átomo primordial. O seu modelo foi melhorado pelo George Gamow e outros que sugeriram que o Universo surgira de um estado muito denso e quente Big Bang. O que sabemos Hoje... 2
Sobre o Big Bang Ocorreu há cerca de 14 mil milhões de anos; O universo emergiu de um estado extremamente denso e quente e tem vindo a arrefecer e a EXPANDIR-SE como um balão a encher! BREVE HISTÓRIA DO BIG BANG Big Bang (t=0s) Surgiu como uma explosão enorme. Inflação (em menos de 1s) O Universo expandiu-se de um factor de 10 50 (equivalente à expansão do espaço ocupado por um átomo até ao espaço superior a uma galáxia) 1 ano após o Big Bang A temperatura do Universo é tão quente quanto o interior de uma estrela. 10 milhões de graus 300 000 depois do Big Bang.. O Universo arrefece (~3000ºC) e forma os primeiros átomos (H e He) Universo torna-se transparente à radiação (originará a radiação de Penzias e Wilson) 3
Mil milhões de anos apos o Big Bang HÉLIO HIDROGÉNIO O Universo é agora um Gás GRAVIDADE! Formação da Galáxia (mil milhões de anos) História do Universo Era GUT Inflação Era Planck Era Eletrofraca Trans. Fase Eletrofraca Desacoplamento matéria radiação Trans. Fase Quark-Hádron Nucleosíntese primordial Formação de galáxias Onde estamos no UNIVERSO?? Via Láctea Grupo Local Super enxame Local 100 x 10 9 Galáxias X 100x10 9 Estrelas/galáxia (por exemplo) = 10 22 estrelas no UNIVERSO (10 22 = 10,000,000,000,000,000,000,000) Qual será a possibilidade de existir uma estrela com vida inteligente? Sistema Solar 4
Evidências do Big Bang PROVA 1 A expansão do Universo Uma experiência simples Edwin Hubble Cronologia do Big Bang PROVA 2 5
23-10-2012 Radiação Cósmica de Fundo (microondas) Cosmic Background Explorer (COBE) Termómetro construído para medir a temperatura do Universo! Em 1992, detecta pequenas flutuações A. Penzias e R. Wilson PROVA 3 A formação de elementos leves Conclusões: Alpher Bethe Gamov Em 1946, Alpher, Bethe e Gamov sugeriram a possibilidade de que todos os elementos químicos teriam sido gerados através de uma longa cadeia de captura de neutrões no Universo primordial em expansão. O esquema falha pois não há elementos leves estáveis com número de massa 5 e 8 (Não pode haver a formação de elementos acima do hélio). 6
As evidências que sustentam a Teoria do Big Bang Expansão do Universo Dúvidas na teoria Há falhas na teoria do Big Bang? Radiação cósmica de Fundo (temperatura de 3K) Abundância em He no Universo (elementos leves) Uma nota matemática! Potências de base 10 10 x Expoente Base -2, -1, 0, 1, 2, 3, Um exemplo! outro exemplo! 100 = 10 10 1000 = 10 10 10 2 1 10 3 1 10 7
23-10-2012 Escalas de distância 8
UNIVERSO Muito GRANDE Cientistas 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Medem o COMPRIMENTO Unidade Astronómica Ano-luz Parsec Unidade Astronómica (UA) Ano-Luz (al) Unidade de comprimento definida como a distância percorrida pela luz num ano. 1al = 9.5x10 15 m 1 UA: É a distância média da Terra ao Sol 150 milhões de quilómetros => 1.5x10 9 m Alfa-centauro: 4.2 anos-luz Sirius: 8.6 anos-luz Vega: 26 anos-luz 9
Julho Janeiro p Parsec d Sol p ( Unidade de distância que está associada a paralaxes trigonométricas. Terra 1 Dist. Estrela( pc) = p 1pc = 3.086x10 16 m 1pc = 3.26 al 3,26 Dist. Estrela( al) = p Andromeda Galaxy ~900,000 pc (2.9 million ly*) Escalas de Temperatura *(the light we see today left Andromeda 2.9 million years ago!) Large & Small Magellanic Clouds ~ 60,000 pc 10
Escala Kelvin (K) Proposta por Lord Kelvin (1848) Zero Absoluto (temperatura mais baixa que é possível atingir) Unidade SI de temperatura; no dia a dia usamos a escala celsius (ºC). Escala Fahrenheit Utilizada em países anglo-saxónicos. Esta escala define os pontos de fusão e de ebulição da H 2 O como 32ºF e 212ºF. 11