AULA 1 ESCALAS DE DISTÂNCIA e de tamanho NO UNIVERSO
CONSTELAÇÃO DE Orion Estrelas são os componentes mais básicos do universo. 100 trilhões de km (10 12 km)
Betelgeuse gigante vermelha (velha e massiva) estrelas + jovens e + quentes do que o sol Nebulosa: formação de estrelas
Spitzer space telescope + Stratosferic telescope (SOFIA) Imagens no infravermelho mostram: nós mais densos de poeira e de gás que eventualmente podem vir a formar complexos estelares, protoestrelas e estrelas jovens, formação de sistemas planetários.
NOSSO LUGAR NO ESPAÇO não ocupamos nenhum lugar privilegiado no universo Terra é um planeta rochoso comum: um dos 8 planetas que orbitam uma estrela comum chamada Sol. Localiza-se ~ na borda de um grande conjunto de estrelas Via Láctea: uma entre trilhões de outras galáxias existentes no universo observável.
SOL ~ 100 vezes o diâmetro da Terra Bola de gás formada essencialmente por Hidrogênio e Hélio
1000 x 10 15 km Uma galáxia típica contém 1 trilhão de estrelas (10 12 ) Distâncias em anos-luz 1 ano-luz: distância que a luz percorre em 1 ano ~ 9,5 trilhões de km
AGLOMERADOS DE GALÁXIAS PODEM CONTER ALGUNS MILHARES DE GALÁXIAS
UNIVERSO ESPAÇO +TEMPO + ENERGIA + MATÉRIA ASTRONOMIA OU ASTROFÍSICA ESTUDO DO UNIVERSO
Escalas são muito grandes! Distâncias em anos-luz 1 ano-luz: distância que a luz percorre em 1 ano ~ 9,5 trilhões de km Distâncias em parsecs (unidade mais usada cientificamente) 1 pc = 3,26 anos-luz Dentro do sistema solar : Unidades Astronômicas 1 UA = 150 milhões de km
Distâncias no Sistema Solar Historicamente (distâncias relativas) : Aristarco 270 AC (lua, Sol) Leis de Kepler (século XVII) Atualmente : ecos de radar (vênus ~ 12 min ida e volta) (velocidade da luz é uma constante c = 2,998x10 5 km/s)
Distância relativa Terra-Sol (por Aristarco) Lua em quarto crescente (ou quarto minguante) 90 o Cálculo α : Ciclo lunar = 29,5 dias Fases minguante-crescente = 14,25 dias α = 86,95 o Logo: D(Terra-Sol) ~ 20 D(Terra-Lua) Correto: distância média ~ 400 D(Terra-Lua)
Outras distâncias e definição do parsec (pc)
PARALAXE Quanto maior a distância do objeto- linha de base menor a paralaxe Aumento da precisão (paralaxe) Aumento da linha de base
Unidades Paralaxe LEMBRETE!! em graus, minutos e segundos de arco ( o ) 1 o = 60 1 = 60
Distâncias dentro do sistema solar Maior linha de base na Terra = seu próprio diâmetro PARALAXE GEOMÉTRICA distâncias até 1 hora-luz (~1,08x10 9 km)
Medida do terceiro ângulo por PARALAXE ângulo paralático p Geometria euclidiana tan p RTerra ( baseline / 2) distância( Terra objeto)
Distâncias na vizinhança do Sistema Solar
PARALAXE ESTELAR Estende-se a linha de base para o diâmetro da órbita da terra tan p 1 UA distância(sol estrela)
PARALAXE ESTELAR Se p 4º então tan p p(rad) Se p está em rad então as unidades da linha de base e distância serão as mesmas. 1 distância(ua) p( rad ) 1 UA = 150 milhões de km definição: 1pc = distância sol-estrela se a paralaxe medida for de 1 D(pc) 1 paralaxe(" ) Se 1 = 2π 360 o 1 3600 0 = 4, 848 10 6 rad 1pc =206265 UA 1pc ~ 2,06 10 5 UA ~ 3,09 10 13 Km ~ 3,26 anos-luz
As dimensões do Sistema Solar As órbitas dos planetas: Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão 0 58 108 150 228 778 1427 2871 4497 5913 (distâncias em milhões de km) 0 0,39 0,72 1 1,52 5,2 9,5 19,2 30,1 39,4 (distâncias em Unidades Astronômicas) 1 Unidade Astronômica
Fronteira externa do Sistema Solar: Heliopausa, a cerca de 1 ano-luz do Sol 1 ano-luz = 204.000 U.A. = 9,45x10 12 km Distância = 2,99 10 5 km/s x 365 dias x 86.400 s/dia = 9,45x10 12 km em 1 ano (9,45 trilhões de km)
TAMANHOS Diâmetro da Terra Eratóstenes e o diâmetro da Terra (~200 AC) No Egito, de Alexandria a Siena: diferença de 7 graus no ângulo do Sol ao meio-dia Distância Alexandria-Siena: 780 km o 7, 2 780 km o 360 circunferência da Terra circunferência diâmetro Diâmetro da Terra! ~ 12.400 km (12.756 km) Satélite geodésico
MEDINDO O SOL E OS PLANETAS DISTÂNCIAS RELATIVAS AO SOL : leis de Kepler e Newton DISTÂNCIAS ABSOLUTAS: por radar (Vênus) RAIO DO SOL E PLANETAS: diâmetro angular Ex. Diâmetro angular de Júpiter = 46.8 segundos de arco diâmetro diâmetro angular 2 distância 360 o Diâmetro = 143.000 km
As dimensões dos planetas e do sol Sol Mercúrio Venus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão 695700 2440 6052 6371 3390 69911 58232 25362 24622 1187 (raio em km)
Dimensões típicas: Estrelas Determinação do tamanho: Luminosidade raio 2 temperatura 4 Anã (Sol) : raio de 700.000 km Gigante (Pollux) (10x ) 7.000.000 km Supergigante (Betelgeuse): 441.000.000 km (630 x ) Sol Mercúrio Venus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão 0 58 108 150 228 778 1427 2871 4497 5913 (distâncias em milhões de km) Até adiante de marte! Betelgeuse está a 430 anos-luz do sistema solar
11 x 4 x 1/2
10xjúpiter
21 x
630 x 700 x 5000 x
Alfa Centauri A e B A Via Láctea a Cen Próxima Distâncias típicas entre as estrelas: ~ anos-luz Estrelas mais próximas: Alfa Centauri: 4,36 anos-luz (1,34 pc) Próxima centauri : ~ 4,22 anos-luz (1,29 pc)
A Via Láctea: nossa casa no Universo
M81: uma galáxia muito parecida com a nossa
As dimensões da Via Láctea Forma: Espiral, com disco, braços e bojo Diâmetro: 120.000 anos-luz Espessura do disco: 5000 anos-luz Número de estrelas: ~400 bilhões Massa : 6x10 11 massas solares Massa do sol 1 M = 1.99x10 30 kg
Tipos de galáxias: elípticas espirais e irregulares elípticas gigantes: diâmetro de alguns milhões de anos-luz 1 trilhão de estrelas elípticas anãs: diâmetro de ~ 3.000 anos-luz com poucos milhões de estrelas mais comuns Comparação: Nossa Galáxia: diâmetro ~ 120.000 anos-luz
O Grupo Local: Membros: cerca de dezenas de galáxias visíveis, sendo 2 grandes espirais, Via Láctea e Andrômeda (a 2,5 milhões de anos-luz de nós), as demais são anãs, irregulares e uma espiral menor (M33)
Os aglomerados de galáxias AGLOMERADO DE VIRGEM
O aglomerado AGLOMERADO DE de VIRGEM Virgo: ~200 membros, 10 milhões de anos-luz
O aglomerado de Coma: ~5000 membros, 30 milhões de anos-luz
Os Superaglomerados Associações de aglomerados gravitacionalmente ligados Forma ~ filamentar O superaglomerado local ou superaglomerado de Virgem: 100 milhões de anos-luz de diâmetro 10 15 massas solares (M ) cerca de 2200 galáxias Os aglomerados, unidos em superaglomerados, formam filamentos, com imensos espaços vazios entre eles. Isto define a estrutura do Universo em larga escala
Escala de 100 10 6 anos-luz O grupo local se movimenta com cerca de 220 km/s em direção ao centro do aglomerado de Virgo. O superaglomerado local
Escala de 10 9 anos-luz Super aglomerados vizinhos
Escala de 14 10 9 anos-luz O UNIVERSO VISÍVEL N o de superaglomerados = 10 milhões N o de grupos = 25 bilhões N o de galáxias grandes e luminosas = 350 bilhões N o de galáxias anãs = 7 trilhões N o de estrelas = 30 bilhões de trilhões (3x10 22 )
4.4 anos-luz 4.2 anos-luz 1,35 pc
6,5 pc 21.15 anos-luz centenas de trilhões de km
37,000 pc Centenas de quatrilhões de km 120,000 anos-luz
Dezenas de quintilhões de km 4,200,000 anos-luz
Centenas de quintilhões de km
Alguns sextilhões de km (10 21 km)
UNIDADES 1 angstron (Å) = 10-10 m física atômica 1 nanometro (nm) = 10-9 m espectroscopia 1 micron ( m) = 10-6 m poeira interestelar 1 centímetro (cm) = 0.01 m uso freqüente 1 metro (m) = 100 cm em astronomia 1 quilômetro (km) = 1000 m = 10 5 cm Raio da Terra (R ) = 6378 km astronomia planetária Raio solar (R ) = 6.96 10 8 m sistema solar 1 unidade astronômica (UA) = 1.496 10 8 km 1 ano-luz (al) = 9.46 10 12 km = 63.200 UA astronomia galáctica 1 parsec (pc) = 3.09 10 13 km estrelas, aglomerados de estrelas = 3.26 anos-luz 1 quiloparsec (Kpc) = 1000 pc galáxias, aglomerados de galáxias 1 megaparsec (Mpc) =1000 kpc cosmologia
UNIDADES MASSA: 1 grama (g) uso bastante freqüente em 1 quilograma (kg) = 1000 g muitas áreas Massa da Terra (M ) = 5.98 10 24 kg astronomia planetária Massa solar(m ) = 1.99 10 30 kg unidades maiores de massa TEMPO: 1 segundo (s) uso bastante freqüente em astronomia 1 hora (h) = 3600 s escalas planetárias e estelares 1 dia (d) = 86400 s 1 ano (yr) = 3.16 10 7 s processos que ocorrem em escalas maiores que as estelares