matéria escura e epiciclos

1. Nossa Galáxia...
Matéria Escura e Epiciclos de Ptolomeu
II ENBOGRET
II ENBOGRET
Leandro Guedes
leandro.guedes@planetario.rio.rj.gov.br
•
Matéria Escura
Matéria Escura
•
Energia Escura
Energia Escura
•
Comparação Epistemológica
Comparação Epistemológica
com Aether e os Epiciclos
com Aether e os Epiciclos
Junho de 2010
Junho de 2010

2. 2
A Nossa Galáxia
Nossa Galáxia tem o aspecto de um disco, e nossa visão do
Universo é sempre a partir do interior dela.

3. 3
Próximo ao Cruzeiro do Sul
Alfa e Beta do Centauro, Cruzeiro do Sul, Saco do Carvão e Eta Carina
Olhando Para Fora

4. 4
Região
Central:
Sagitário

5. 5
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap070330.html
Via
Láctea,
Cometa
McNaught,
LMC
e
SMC

6. 6
http://www.aoc.nrao.edu/~whwang/gallery/picutres/WinterMilkWay2003.htm http://apod.nasa.gov/apod/ap071020.html
O Caminho de Leite
O Caminho de Leite

7. O Sol é uma estrela
da Via Láctea A Via Láctea
pertence
ao grupo de galáxias
chamado Grupo
Local
O Grupo Local pertence ao chamado
Superaglomerado de Virgem ou
Superaglomerado Local
Superaglomerados
formam os
filamentos de
galáxias
Ano­luz
~ 9 trilhões de quilômetros
Diâmetro da Via Láctea
~ 120 mil anos­luz
Grupo Local
~ 35 galáxias
~ 10 milhões de
anos­luz (diâmetro)
Superaglomerado de Virgem
~ 100 grupos e aglomerados
~ 110 milhões de anos­luz (diâmetro)

8. 8
Resumo

9. 9
Universo em Grande Escala
Imagem feita a partir do survey 2dF

10. 10
Universo em Grande Escala

11. 11
Dois Tipos de Matéria Escura
SN 1572 – Tycho Brahe
(fonte: http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap090317.html).
Bariônica

Planetas extrassolares

Remanescentes de supernovas

Anãs brancas,

Regiões de gás pouco luminosas









Matéria Escura – matéria que não podemos ver diretamente,
mas podemos inferir sua influência gravitacional.

Estrelas pouco luminosas

Possíveis buracos­negros em
regiões de difícil detecção

Anãs­marrons
2M1201
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap050510.html

12. 12
Não Bariônica

?????????

?????????

?????????

?????????















?????????

?????????

?????????

?????????
Representação artística da matéria escura não bariônica (?????????)

13. Descobrindo a Matéria Escura
Fritz Zwicky
(14/02/1898-8/02/1974)
Aglomerado de Galáxias
de Coma
Determinação da massa do aglomerado
de Coma em 1933:
Massa determinada pelos movimentos
das galáxias
(Teorema do Virial)
≠
Massa determinada pelo brilho das
galáxias observadas
(Relação Massa x Luminosidade)
...Ops!

14. Determinando Massas com o Movimento
Teorema do Virial
2<T>=­<V>
(T=en. cinetica, V=en. Potencial. Forma para forças inversamente
proporcional ao quadrado da distância)

15. Determinando Massas com a Luz
Relação Massa­Luminosidade
L/L*=(M/M*)a
(L* = Luminosidade do Sol, M* = Massa do Sol, a = Variavel)
http://blog.lib.umn.edu/rolan035/architecture/425_web-ERE-seesaw-PAR116898.jpg

16. Outras evidências
Afastando­se do centro
galáctico, a velocidade
de revolução das
estrelas (ao redor do
centro galáctico) deveria
diminuir
Curva de Rotação
das Galáxias

18. 18
Evidência Relativística da Matéria Escura
18

19. Lentes
Gravitacionais
Massa determinada pelo
efeito da lente
≠
Massa determinada pelo
brilho da galáxia central
Cruz de Einstein:
quatro imagens da
mesma galáxia

20. Um halo de matéria
escura distribuído mais
esfericamente que a
matéria visível deve
envolver as galáxias,
como nessa
representação artística
Matéria escura é
invisível!

21. Provavelmente, as galáxias formaram­se em picos de
densidade de matéria escura no universo primordial

22. 22
Thomas Wright (1711­1766) identificou que
as estrelas não eram uniformemente dispersas no céu,
mas sim distribuídas em um disco, a Via Láctea. A
partir daí imaginou a possibilidade de existência de
uma infinidade de outras “vias lácteas” como a nossa.
Noção de Galáxia
22

23. 23
' Immanuel Kant (1724­1804). As estrelas da Via Láctea
formam um disco rotante mantido coeso pela gravidade. As
nebulosas seriam sistemas parecidos, mas mais distantes.
Estas “galáxias” poderiam também estar agrupadas entre si,
formando grandes sistemas de muitas galáxias, que por sua
vez também poderiam estar aglomerados entre si, etc...
William Herschel (1738­1822). Observou muitas
nebulosas, mas não sabia se eram outras galaxias ou
núvens de gás. A partir de algumas hipóteses, fez um
mapeamento da distribuição achatada das estrelas dentro
da Via Láctea, sendo que o Sol estaria no centro.
Sol
23

24. 24
Descobrindo Galáxias
Edwin Hubble
(20/11/1889-28/09/1953)
Observações de Hubble feitas entre 1922 e 1923,
anunciadas em 1925, mostraram que o Universo se
estendia muito além da Via Láctea
Ele utilizou o método das variáveis cefeidas
Variáveis Cefeidas:
●
Precisa correlação
entre período e
magnitude absoluta
Henrietta Sawn Leavitt
(4/07/1868-12/12/1921)

Um dos vários
opositores...
Harlow Shapley
(2/11/1885-20/10/1972) 24

25. 25
Relação Período­Luminosidade
Estrelas variáveis são estrelas que
mudam de brilho
Como o período você pode observar
diretamente, é possível inferir o brilho
intrínseco (magnitude absoluta)
No caso das Cefeidas, o período está estreitamente relacionado
com a magnitude absoluta (brilho intrínseco da estrela)
Sabendo o brilho intrínseco,
comparando­o com o brilho
que você observa, é possível
se conhecer a distância que o
separa da estrela.
Brilho Intrínseco
≠
Brilho Observado
25

26. 26
Descobrindo a Expansão do Universo
Podemos saber se uma fonte de ondas está se afastando ou se
aproximando de nós analisando as ondas emitidas. E a luz é uma onda...
Hubble descobriu também que as galáxias estão se afastando
umas das outras: o Universo está em expansão!
As equações de Einstein já tinha previsto um universo
dinâmico, mas o próprio Einstein não acreditou nos
resultados e criou uma constante cosmológica: “...foi a
maior mancada da minha vida...”
26

27. 27
A Constante Cosmológica
Minha maior
Mancada!
Albert Einstein
(14/03/1879-18/04/1955)
27

28. 28
Não há um centro a partir do
qual o Universo esteja se
expandindo!
Se Há Expansão, Onde está o Centro?
28

29. Voltando o Filme...
Se o Universo está se expandindo, então
ontem ele estava menor do que é hoje...
... anteontem, menor...
... antes, menor...
... antes, menor...
... antes, menor...
Geroge Gamow
(4/03/1904-19/08/1968)
Fred Hoyle
(24/06/1915-20/08/2001)

30. Num programa de rádio da BBC
em março de 1949.
O Universo
muda de aspecto
com o tempo
O Universo não muda
de aspecto com o
tempo. À medida que
ele se expande, outras
galáxias surgem.
... essa idéia de
Grande Explosão...

31. O Big­Bang

32. Aceleração da Expansão:
Energia Escura
A matéria dentro do Universo deveria estar desacelerando
a expansão, como uma pedra jogada para cima desacelera
enquanto sobe, mas...
... em 1998 foi anunciado que observações de supernovas
do tipo Ia indicam que o Universo expande de maneria
acelerada...
Quem está pisando
no acelerador?!
Pior: de onde vem a
gasolina desse
acelerador?!
Energia Escura

33. Proporção entre Energia Escura,
Matéria Visível e Matéria Escura
Desproporcional, não?

34. Epistemologia Escura
Um Exemplo de Abdução ? (Pierce)
a) Há uma lei gravitacional que relaciona a quantidade de massa de
um sistema à dinâmica desse sistema (LEI);
b) Observo que determinados sistemas apresentam uma dinâmica
incompatível com a quantidade de massa que observo (EFEITO);
c) Há mais matéria nesse sistema que a matéria que posso observar
(CAUSA).
LEI + EFEITO ­> CAUSA
O mesmo vale para Energia Escura

35. 35
Ptolomeu (90­168)
Epiciclos (já proposto por Apolônio)
35
Não foi o mesmo caminho dos epiciclos ?

36. 36
Solução para a Retrogradação
36

37. 37
Sistema Terra­Marte
http://www.pafko.com/tych
o/models.html
37

38. 38
Podemos compreender o Aether com esse caminho, uma vez que o
utilizamos para dois conceitos altamente válidos na cosmologia
moderna ?
a) Ondas se propagam em um meio (LEI);
b) Observo a luz das estrelas (EFEITO);
c) Há um meio que transmite as ondas de luz (CAUSA).
LEI + EFEITO ­> CAUSA
Fim.
O caminho é válido cientificamente
(sem levar em conta considerações filosóficas sobre espaço vazio)