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Cosmologia Palestra_1
- 1.
- 2. Previsões do BigBang 1. Expansão do universo 2. RCF 3. Nucleossíntese 4. Formação das galáxias
- 3.
- 4. Uma representação daexpansão
- 10. Parece que estamosno centro do Universo
- 11. O espaço-tempo seexpande e não há um centro do Universo
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- 18. Resultados do WMAP Resolução melhorque o COBE (7 vezes )
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- 26. Problemas do BigBang 1. Do horizonte 2. Da sintonia fina 3. Da origem das fluts. de dens. 4. Da matéria escura 5. Da energia escura
- 27. Problema do horizonte t= 300.000 anos lh = 900.000 al lAB = 90·106 al
- 28. O problema dasintonia fina Ω=ρ/ρcrit (ρcrit =10-26 kg/m3 ) hoje Ω0∼10-1 e t0 ∼1010 s com tp=10-44 s Desenvolvendo em série Ω(tp)=1 – 5· 10-54 (na era de Planck)
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- 31. Problemas 1 e2 Solucionados
- 32. Origem das flutuações de densidade (sobrea qual não sabemos nada)
- 33. O problema da MatériaEscura (sobre a qual não sabemos nada)
- 34. O problema da EnergiaEscura (sobre a qual não sabemos nada)
- 35. Expansão Acelerada High-z Project BrianSchmidt Supernova Cosmology Project Saul Pelmutter
- 36. Como era oUniverso em seus momentos iniciais ? Pode-se inferir uma resposta rodando o “filme” da expansão ao contrário
- 46. Toda a matériae radiação do Universo contidas num pequeno volume O Universo numa pequeníssima fração de segundo, logo após a seu surgimento
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- 50. 1. Era dePlanck De t = 0 → t = 10–44 s T > 1032 K Gravitação quântica ⇒ Força única ? Surgimento das flutuações de densidade? → Como? tp ≅ 10 –44 s Tp ≅ 10 32 K Ep ≅ 10 19 GeV Lp ≅ 10 –35 m ρp ≅ 10 96 kg/m3 Ao final desta era ⇒ quebra de simetria ⇒ surgem as forças: ⇒ gravitacional
- 51. 2. Era dosquarks ou da GUT De t > 10–44 s → t ≅ 10–35 s T ≅ 1032 K → T ≅ 1028 K Duas correntes de pensamento 1ª) Existem constituintes elementares Quarks (u d c s t b) → Equilíbrio térmico: quarks, antiquarks, γ, ν, W+ ,W– , Z° e glúons
- 52. 2ª) Não existemconstituintes elementares → Supercordas → A queda de temp. ⇒ aparência de parts. Em t ≅ 10-37 s ⇒ quebra de simetria ⇒ surgem as forças: ⇒ Forte ⇒ Eletrofraca ± entre t ≅ 10-35 s → t ≅ 10-32 s Inflação ⇒ ótica de ondas gravitacionais Entre t ≅ 10-32 s → t ≅ 10-12 s ⇒
- 53. 3. Era hadrônica Det > 10-12 s → t < 10-4 s T ≅ 1016 K → T ≅ 1012 K Em t ≅ 10-10 s T=1015 K ⇒ Quebra de simetria eletrofraca ⇒ surgem as forças: ⇒ Fraca ⇒ Eletromagnética ⇒ Alcance dos aceleradores atuais → ∼100GeV ⇒ T ~ 1015 K
- 54. Em t ≅10-6 s T ≅ 1013 K ⇒ Transição quark-hádron ⇒ Formam-se partículas e antipartículas ⇒ Equilíbrio → parts. e antiparts/aniquilação-produção ⇒ Ao final dessa era ocorre a aniquilação mat.-antimat. ⇒ Resta um excesso de matéria → 1 part. de mat. em cada 109 part. que existiam ⇒ Que gera o universo de hoje
- 55. 4. Era deLeptônica De t ≅ 10-4 s → t ≅ 5 s T ≅ 1012 K → T ≅ 108 K Em t ≅ 0,01 s T ≅ 1011 K – Produção-aniquilação de pares e– e+ como: e– + e+ ↔ γ + γ – ‘‘Sopa’’ de: p,n,e– , e+ , γ,ν em equilíbrio térmico – Isto ⇒ em colisões e reações como: p + e– ↔ n +ν ou n + e+ ↔ p + e n → p + e– +
- 56. Em t ≅0,1 s T ≅ 3·1010 K – Desacoplamento dos neutrinos → ótica de neutrinos – O universo expande, e a temperatura cai, e o equilíbrio n/p também ⇒ 1n → 2p Em t ≅ 1,0 s T ≅ 1010 K – Aniquilação e– e+ ⇒ resta 1e– p/ cada 109 e– que existiam – A aniquilação aquece o gás ⇒ ocorre a reionização – Agora temos 1n → 3p
- 57. 5. Era daradiação De t ≅ 5 s → t ≅ 6 ⋅ 105 s (5dias) T ≅ 108 K → T ≅ 4 ⋅ 103 K Em t ≅ 100 s – A dissociação do D diminui e sua produção aumenta – Esta produção é estratégica, sem ele não haverá He4 – Ocorre um equilíbrio muito estreito (gargalo do D) – A produção de D aumenta, enquanto a razão n/p diminui
- 58. – O Ddissocia-se muito facilmente – A fotoionização mantém a abundância do D baixa – O universo expande, e a temperatura cai um pouco mais, agora poucos fótons são capazes de dissiciar o D – O gargalo do D foi ultrapassado – Temos 1n → 5p – Nesse estreito equilíbrio, inicia a nucleossíntese
- 59. H3 ⇒ D +n → H3 + γ D + D → H3 + p He3 ⇒ D + p → He3 + γ D + D → He3 + n He4 ⇒ H3 + p → He4 + γ H3 + D → He4 + n D + D → He4 + γ
- 60. – A nucleossíntesedura até os 3m 40s, a partir dos quais, toda a matéria do universo está criada: 75% de H, 25% de He4 e traços de D, H3 , He3 , Li7 e Be7 – Devido a falta de A=5 e A=8 a nucleossíntese de elementos pesados não ocorre, porque o universo esfria abaixo da energia de Coulomb
- 61. 6. Era damatéria De t ≥ 5 dias T < 4000 K – O gás consiste principalmente de H e He ioniz. Em t ≅ 300.000 anos T= 3000K – O universo expande e o gás esfria – Recombinação – formação de átomos neutros – Desacoplamento – a radiação desacopla da matéria e viaja livremente através do espaço
- 62. 7. Era dasestrelas e galáxias – Flutuações de densidade ⇒ primeiras estrelas (renascimento) e galáxias – Via Láctea – Sistema Solar – Planetas – Terra