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![Idade do Universo
t = 1/H0 = 1/[71 (km/s)/Mpc]
t = 13 bilhões de anos](https://image.slidesharecdn.com/cosmo-190202015152/85/Cosmologia-53-320.jpg)
Cosmologia
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- 2. O que éCosmologia?
- 3. Cosmologia é aciência que estuda: Origem Estrutura Evolução do Universo Como formou-se Por que tem essa forma Qual será o seu futuro Ferramentas: Física Astronomia Matemática Química Filosofia
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- 5. Cosmologia geométrica –que investiga as propriedades locais e globais do espaço-tempo, sua forma e sua fronteira, singularidades e horizontes; se o universo é ou não finito.
- 6. Cosmologia física –trata dos processos materiais que se desenrolam no universo em qualquer estágio de sua evolução. Defeitos topológicos, monopolos, cordas cósmicas, texturas deixando marcas na CBR.
- 7. Cosmologia observacional –registra os fatos, desvios espectrais de galáxias, RCF, lentes gravitacionais, quasares, aglomerados e superaglomerados de galáxias.
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- 9. O que éespaço? O que é tempo? O que é vácuo? Quando o tempo começou? O universo é infinito? O Big bang realmente aconteceu? O que havia antes do Big Bang? Qual é a composição material do universo? Quando se formaram estrelas e galáxias? Existem outros universos?
- 10. Princípio cosmológico: O universoé homogêneo e isotrópico
- 11. Homogeneidade: da mesma espécie,de estrutura igual Isotropia: com as mesma propriedades em todas as direções
- 12. O universo nãopossui fronteiras nem centro
- 13. A seguir afoto do: Hubble Ultra Deep Fields (HDFs) (Pencil beam) Resultado de 800 exposições feitas entre 2/09/2003 e 16/01/2004. Instantâneo de 400 a 800106 anos após o BB. A foto contém 10.000 galáxias. Uma pequena região do céu, na constelação de Fornax, (um décimo do diâmetro da Lua vista da Terra), foi escolhida por causa da baixa densidade de estrelas brilhantes na região. Perceber o formato das galáxias.
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- 20. Paradoxo de Olbers Porque océu noturno é escuro? Olbers
- 24. Hipóteses do paradoxode Olbers: — O universo é estático — O universo é eterno — O universo é infinito — A estrelas tem o mesmo brilho — Estão uniformemente distribuídas
- 25. A força dagravidade não permite que o universo seja estável Newton já havia percebido esse problema. Argumentou que o espaço seria infinito, com infinitas estrelas cercando cada uma.
- 26. Soluções do paradoxode Olbers: — O universo está em expansão e: é finito no tempo é finito no espaço — A luz é absorvida pela poeira
- 27. Conteúdo do Universo: MatériaBariônica Matéria Escura (não Bariônica) Radiação Energia Escura
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- 30. O Big Bang Históriado universo observável
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- 33. A polêmica dosanos 40 Nos primeiros instantes o Universo era quente, e estavaem rápida expansão. Nestas condições ocorre a formação do Hidrogênio. (George Gamow) Este modelo do Big Bang é uma grande bobagem. O Universo deve ter a mesma aparência em qualquerinstante do tempo. Para compensar a expansão cosmológica a matéria deve brotar espontaneamente como uma transição do vácuo. (Fred Hoyle)
- 34. Previsões do BigBang 1. Expansão do universo 2. RCF 3. Formação das galáxias 4. Nucleossíntese primordial
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- 36. O que acontece àsgaláxias nessa expansão?
- 38. Uma representação daexpansão
- 44. Parece que estamosno centro do Universo
- 45. O que acontece como espaço ao se expandir?
- 46. As galáxias estãose expandindo: Para dentro de um espaço previamente existente? Ou O espaço é que está se expandindo ?
- 48. Não há centrodo Universo
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- 52. Parâmetro de Hubble H0=71(km/s)/Mpc ou H0=71 (km/s)/ 3,3 ·106 al A cada 3,3 milhões de anos luz a velocidade de expansão do universo aumenta 71 km/s
- 53. Idade do Universo t= 1/H0 = 1/[71 (km/s)/Mpc] t = 13 bilhões de anos
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- 57. Densidade crítica crítica =10-26 kg/m3 (6átomos de H /m3 ) Parâmetro de densidade 0 = real / crítica
- 58. Universo ligado (muito densoe fechado) 0>1 (real > crítico)
- 59. Universo não ligado (poucodenso e aberto) 0<1 (real < crítico)
- 60. Universo crítico (densidade críticaaberto ou fechado) 0=1 (real = crítico)
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- 65. Faixa de Mobius- montagem
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- 79. RCF – Formada300.000 anos após o BB
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- 81. Mapa do COBE G.Smoot
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- 83. Resultados do WMAP Resolução melhorque o COBE (7 vezes )
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- 95. Geometria do universona RCF
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- 98. As primeiras galáxias, originaram-sepor um mecanismo, chamado instabilidades gravitacional
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- 108. Modelo botton-up com matériaescura fria: poços de potencial nucleando sistemas menores primeiro e depois aglomerando-se em sistemas de grande porte.
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- 114. JKCS041 - aglomeradode galáxias mais antigo encontrado, a 10,2 bilhões de al da Terra. (Chandra-RX Ótico e InfraV)
- 115. GRB a 13bilhões de al da Terra, estrelas massivas já se formavam apenas 630 milhões de anos depois do BB, z=8,2. (Swift three band)
- 116. Vazio de 1bilhão de anos luz A maior estrutura do Universo Com 200 milhões de anos-luz de diâmetro, constituída por galáxias e grandes acumulações de gás. Se formaram cerca de dois bilhões de anos após o BB
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- 122. Nucleossíntese Durou 3 minutos,de 1,4 mins até 5,4 mins de vida do universo
- 124. Antes e apósa recombinação
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- 126. A teoria doBig Bang padrão, possuía pontos que não eram muito bem explicados
- 127. Problemas do BigBang 1. Do horizonte 2. Da sintonia fina 3. Da origem das flutuações de jdensidade 4. Dos monopólos 5. Da planura
- 128. 1. Problema dohorizonte
- 131. 2. O problemada Sintonia Fina
- 133. Parâmetro de densidade = exit/crit =1 universo plano >1 universo fechado Ω<1 universo aberto =9,2·10-27 kg/m3 (~ átomos de H por m3 )
- 134. hoje 00,1 et0=1010 s com tp=10-43 s Desenvolvendo em série p(t)=1 – 5· 10-55 (na era de Planck) p(t)= 1- 0,000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.05
- 135. 3. Problema daorigem das flutuações de dendidade De onde surgiram as flutuações na densidade da matéria, que deram origem às galáxias?
- 136. 4. Problema dosmonopólos magnéticos Onde estão os monopólos magnéticos produzidos em grande profusão no BB
- 137. 5. O problemada planura A teoria do BB teria de explicar, porque o universo parece ter uma geometria plana
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- 140. A inflação durou10-35 s Durante esse tempo o raio do universo aumentou 1050 vezes
- 141. A velocidade deexpansão foi de 1085 km/s Contradição com as leis de Einstein? Não, porque àquela época essas leis não se aplicavam.
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- 143. 1. Problema dohorizonte
- 145. 2. Problema dasintonia fina Na teoria da inflação Ω = 1 Contudo o medido é diferente de 1
- 146. Para termos um = 1 Proposta: Matéria escura e Energia escura
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- 151. 2) Excesso degás quente em galáxias A galáxia elíptica NGC 720 é envolvida por uma nuvem de gás emitindo RX com T = 7106 °C, e é impossível confinar o gás em torno da galáxia apenas pela força gravitacional das estrelas visíveis. D = 80106 al Chandra - cores falsas
- 152. 3) Velocidade de dispersãonos aglomerados As galáxias possuem velocidades muito maiores do que a força gravitacional da massa visível poderia reter.
- 153. 4) Gás quente emaglomerados Aglomerado Abell 1698 Possui halo de RX Composição de imagens ótico e RX HST e Chandra Cores falsas
- 154. 5) Efeito lente emaglomerados Efeito lente gravitacional, maior do que seria produzido com a massa visível Cl 0024+17 (ZwCl 0024+1652) D=5106 al Dois aglomerados que colidiram
- 155. Anel de matéria escura,deduzido por estudo das lentes gravitacionais. = 2,6106 al.
- 156. Expansão Acelerada Supernovas TipoIa Anão branca + outra estrela A anã absorve massa da estrela até o limite de Chandrasekar, então colapsa e explode em supernova, como o limite é sempre o mesmo, a luminosidade é sempre a mesma L 10109 L Ocorre um explosão a cada 400 anos por galáxia.
- 157. Dois grupos procuraramessas supernovas High-z Project Brian Schmidt Supernova Cosmology Project Saul Pelmutter
- 158. Descobriram que elassão menos luminosas do que deveriam ser. A solução foi supor que algo expande o universo além do esperado, assim a luz dessas estrelas percorrem uma distância maior e assim ficam mais fracas. Energia Escura
- 159. Composição do Universo- hoje
- 160. 3. Problema daorigem das flutuações de densidade Flutuações quânticas gerariam os contrastes de densidade
- 161. 4. Problema dos monopólosmagnéticos Com o estrondoso aumento do espaço os monopólos seriam tão diluídos que não se conseguiria encontrar um hoje
- 162. 5. O problemada planura A inflação tornou o espaço-tempo plano.
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- 164. Problemas adicionais • Problemada origem da matéria escura • Problema da origem da energia escura ?
- 165. Problema da origemda matéria escura Existem muitos candidatos a matéria escura, depende da teoria de unificação que se adota. MACHOs – (Massive Compact Halo Objects – Objetos compactos com grande massa do halo) WIMPs – (Weakly Interacting Massive Particles - Partículas de Grande Massa de Fraca Interação)
- 166. Problema da origemda energia escura Constante cosmológica – uma densidade de energia constante e suave que preenche todo o universo, uma espécie de campo escalar gerado pela energia de vácuo, contudo, sem uma teoria da gravitação quântica a energia prevista é 10120 maior que a observada. Quintessência – campo escalar que pode varia no tempo e no espaço
- 167. Algumas objeções aoBB “Alguma coisa não pode vir do nada” A teoria do BB não é uma teoria sobre a origem do universo, apenas sobre sua evolução. Não está claro se a lei de conservação pode ser aplicada ao início do universo. (As leis vieram após o universo ser criado, t >0) Não está claro se podemos falar de tempo antes do BB.
- 168. A energia totaldo universo pode ser nula, então o pp da conservação não é violado. A energia potencial gravitacional, negativa, pode ser igual a energia da matéria e radiação. “Um universo ordenado como é hoje, não poderia vir de uma explosão” 1º) Não houve uma explosão. 2º) No início o universo possuía um baixíssima entropia. A questão de porque o universo iniciou com uma entropia tão baixa e altamente simétrico está em aberto...
- 169. Modelos cosmológicos alternativos Nenhumdeles se ajusta aos dados observacionais como o BB a) Estado estacionário ou quase estacionário b) MOND (Modified Newtonian Dynamics) – Teoria da gravitação de Newton modificada – A grandes distâncias a teoria da gravitação já não seria mais válida. (Suas previsões ainda não se ajustam às observações) c) Luz cansada – Tenta explicar o redshift por outras causas que não a expansão, a gravidade drenaria a energia da luz, contudo os cálculos mostram que não é o suficiente para explicar o redshift observado. d) Universo de criacionistas...
- 170. A real origemdo Universo ainda é uma questão em aberto, sujeita a especulações e modelos (Inflação caótica, Teoria de cordas, Modelo Ecpirótico, ...)
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- 176. Maria vê aluz percorrer 2d João vê a luz percorrer 2l Como c=cte e l d João conclui que o tempo para Maria dilatou, porque luz percorreu mais espaço com a mesma velocidade.
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- 178. Maria mede l0 Joãomede l João conclui que l < l0 , isto é, os comprimentos encurtaram
- 179. Exemplo de Dilatação doTempo e Contração da Distância Decaimento do Múon
- 180. O múon éuma partícula elementar semelhante ao elétron, com carga elétrica negativa, mas com massa cerca de 200 vezes maior. É instável com um tempo de vida de 2,2 s. Formam-se múons na alta atmosfera, quando raios cósmicos colidem com moléculas do ar.
- 181. A velocidade dosmúons gira em torno de 0,998c. O que permitiria ao múon percorrer apenas 600 m em 2,2 s. Contudo ele percorre 9.000 m, porque a essa velocidade, o tempo dos múons, visto no referencial da Terra, passa mais devagar, ou as distâncias se contraem.
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- 183. Princípio de Mach Ainércia (massa) dos corpos não é uma propriedade intrínseca destes, é uma relação entre eles e o restante das massas do universo Mach
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- 194. Animação sobre aórbita da Terra
- 196. Galáxia distorcida por efeitolente no aglomerado
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- 198. Frase de JohnWheeler “O espaço diz a matéria por onde trafegar, e a matéria diz ao espaço como se curvar”
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- 200. BNs e a geometriado espaço tempo
- 206. M84 – 400km/s BN com 300106 M
- 207. Velocidade do gás2 milhões km/h
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- 214. Pontes Einstein- Rosen (ou Buracosde minhoca)
- 216. Animação sobre Buracos deMinhoca
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- 219. Chris Dunseath nascidoem 1949 na Nova Escócia. Escultor profissional da Inglaterra
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- 229. Animação sobre Ondas Gravitacionais produzidaspela formação de um BN
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- 239. “A eternidade éinstável” – Barrow e Tipler Um universo que em vez de acabar na morte térmica, se tornaria instável no futuro, e a evaporação dos buracos negros causaria uma vorticidade instável (flutuações do vácuo), e um o aumento da entropia. E máxima desordem pode gerar ordem, um novo universo?
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- 241. Como era oUniverso em seus momentos iniciais ? Pode-se inferir uma resposta rodando o “filme” da expansão ao contrário
- 251. Toda a matériae radiação do Universo contidas num pequeno volume O Universo numa pequeníssima fração de segundo, logo após a seu surgimento
- 252. Nesses instantes alei que rege o universo é a gravitação quântica. O micro agora determina o macro.
- 253. E se asleis que regem o micro são as leis da física quântica e essas parecem depender da existência de um observador, quem agora determina o macro?
- 254. Quem colapsa afunção de onda do universo?
- 256. “O homem éa medida de todas as coisas?”
- 257. Vida – momentoparticular Coincidência de fatores, que possibilitam a vida. Sol – estabilidade, sem ela não é possível a vida Meteoros – interregno entre quedas Campo magnético da Terra – estável – mudanças podem ser letais a civilização Supernovas – radiação letal GRB – esterilização Corpos solitários desgarrados – BN, planetas, etc. Vírus – grande população aumento do risco
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Notas do Editor
- #26 No entanto, se a força da gravidade é sempre atrativa, é um problema explicar a estabilidade do Universo. O que impede o colapso gravitacional de toda a matéria no Universo? Newton já havia percebido este problema, e propôs que o Universo é infinito, com infinitas estrelas cercando um certo corpo. Assim, a força gravitacional total se anularia.
- #100 Modelo de como os átomos de hidrogênio presentes na nebulosa se juntam devido a instabilidade gravitacional, dando origem a formação das estrelas.
- #102 Modelo de como os átomos de hidrogênio presentes na nebulosa se juntam devido a instabilidade gravitacional, dando origem a formação das estrelas.
- #103 Modelo de como os átomos de hidrogênio presentes na nebulosa se juntam devido a instabilidade gravitacional, dando origem a formação das estrelas.
- #104 Modelo de como os átomos de hidrogênio presentes na nebulosa se juntam devido a instabilidade gravitacional, dando origem a formação das estrelas.