ndice Galxias Onde esto as estrelas Galxias evidncias

Índice: Galáxias Onde estão as estrelas Galáxias: evidências e descobertas Morfologia Formação de galáxias A Via Láctea Distância à Andrômeda Aglomerados galáticos Cosmologia Diferentes cosmologias Universo observável Paradoxo de Olbers Modelos cosmológicos Universo em expansão Matéria e energia escuras Referências

Onde estão as estrelas? Como se Na distribuem? Via Láctea ! E onde mais?

Evidências e descobertas - Por muito tempo pensou-se que a Via Láctea continha todas as estrelas. - Kant, 1755, sugere a Via Láctea uma entre muitas galáxias. - de músico a astrônomo: Herschel (Carolina e John), 1782, começa a contar estrelas: mapeia nossa Galáxia como um disco de estrelas. - W. Parsons (Conde Rosse), 1845, maior telescópio na época (1, 8 m/18 m): algumas nebulosas tinham braços espirais. - 1912, Henrietta Leavitt descobre Cefeidas: Per. , Lum. , mag. -> distância d. - 1920, debate Shapley-Curtis; nebulosas estão dentro ou fora da Galáxia? - de advogado a astrônomo, Hubble, 1923, descobre Cefeida na nebulosa Andrômeda -> determina d e mostra que está em outra galáxia. - Muitas outras galáxias foram em seguida identificadas.

Galáxias, “ilhas” M 74, NGC 628: Tipo: galáxia espiral Distância: 32 milhões de a. l. Bilhões de estrelas, poeira e gás. Diâmetro 95 mil a. l. Constelação: Peixes (na direção de) Crédito da imagem: Telescópio Espacial Hubble de estrelas

M o r f o l o g i a

Universo Formação de galáxias por fragmentação * Após a formação de grandes estruturas de matéria, iniciada poucos milhares de anos após o Big Bang, começou um processo de fragmentação que deu origem às galáxias. * Também se observa matéria sendo aglutinada e formando galáxias. * Algumas galáxias são resultados de junções após colisão. galáxias

A Via Láctea: vista oblíqua 100 . 00 0 a . l. 1 trilhão de Msol 1 volta em 250 milhões de anos (concepção artística) Crédito da imagem: Mark Garlick, disponível em http: //www. visualphotos. com

Via Láctea: estrutura Braços espirais 26 mil a. l. (concepção artística Crédito da imagem: NASA ) Posição do Sol

Via Láctea: estrutura Disco Gás e Poeira Bojo 2000 a. l. 26 mil a. l. Halo Crédito da imagem: André Luiz da Silva/CDA/CDCC/USP Aglomerados Globulares (concepção artística)

(deve ser algo assim) Via Láctea AAndrômeda (M 31) 2 milhões de anos luz

1 milhão de al 54 galáxias Diâmetro de 10 milhões a. l. O Grupo Local de Galáxias

Outros aglomerados de Galáxias Fornax: há 60 milhões anos-luz de nós; 58 galáxias Virgem: tamanho 20 milhões anos-luz; caímos nele. Superaglomerado de Coma: há 300 milhões de anos-luz; 3000 galáxias; diâmetro 20 milhões anos-luz; contém Coma e Leo Hércules: há 600 milhões anos-luz; 100 galáxias é parte do Superaglomerado Hércules, que é parte da Grande Muralha.

O super aglomerado local de galáxias 52 milhões de a. l. Crédito da imagem: http: //en. wikipedia. org

Grandes estrutura s Grande Muralha: filamento galático há 200 milhões de AL, mede: 500 - 300 – 15 milhões de AL contém: os Superaglomerados de Hércules e Cabeleira, e o aglomerado de Leão. descoberta: Margaret Geller e J. Huchra, 1989 Grande Muralha Sloan: há 1 bilhão de AL , mede 1 bilhão de AL descoberta: Gott III e Juric, 2003 Huge-LQG: 73 quasares, com 4 bilhões de AL de diâmetro Grande Muralha Hércules-Corona Borealis: mede 10 bilhões de AL. Descoberta em 2013, é a maior estrutura do Universo.

O estudo do Universo como um todo

O que é o Universo ? Como podemos definir Universo? Como ele surgiu, se é que surgiu! Mas se não surgiu, ele existe desde sempre? E vai existir para sempre?

Abordagens da Cosmologia Mitológica • Superstição • Religião • Filosofia • Fé Científica • Matemática • Física • Química • Pesquisas • Filosofia (? )

Universo na Antigüidade Estrelas (6000) Lua Marte Mercúrio Júpiter Vênus Saturno S l Especial, afinal, tem ilustres moradores!

Uma cosmologia “chata” Tales ( Grego, séc. VI a. C. ) Terra A Terra é um disco chato num Universo infinito de água

Cosmologia Geocêntrica ( Aristóteles, séc. IV a. C. ) Tudo parecia ordenadamente girar em torno da Terra! Lua A Terra, centro do Universo! Mer Vên Ter Sol Mar Júp Sat Esfera das estrelas fixas

Cosmologia Heliocêntrica ( Copérnico, séc. XVI ) Tudo parecia ordenadamente girar em torno do Sol! Mer Vên Sol O Sol, centro do Universo! Ter Lua Mar Júp Sat Esfera das estrelas fixas

Observações a olho nu e com telescópios Galileu Era pré-telescópio Era pós-telescópio 1609

Cosmologia Científica

Cosmologia É o estudo do Universo como um todo. Universo é tudo que: ¨ Nos influenciou no passado ¨ Nos influencia no presente ¨ Nos influenciará no futuro (Boczko)

Além do Universo. . . Outro Universo ? ? Nosso Universo Se for possível descobrir “outro” Universo, então ele pertence ao Nosso, pois ele me “influenciou”!

Universo Observável! Representação Objeto mais distante já observado. Não me influencia, ainda! Universo Observável (Boczko) O que Isso implica?

Implica que as noites são escuras! Claro, o Sol se pôs! Sim, mas não é suficiente! Pensamento : Universo é infinito, estático, homogêneo, isotrópico, então, as noites deveriam ser claras! Paradoxo de Olbers (1826)

Brilho do céu noturno Hipóteses : • Universo infinito • Distribuição uniforme de estrelas Conclusão : • O Céu deveria ser claro à noite! http: //www. lilith. fisica. ufmg. br/~dsoares/reino/noite. htm

Possíveis explicações do Paradoxo de Olbers O céu deveria ser claro à noite, mas como não é, pensou-se que: 1 - poeira interestelar: absorve luz das estrelas longínquas, mas não resolve, pois, com o tempo essa poeira reemiti energia. 2 - distribuição não homogênea de estrelas: observações mostram grande homogeneidade em larga escala - Princípio Cosmológico 3 - obstrução da luz por efeito de tamanho finito das estrelas: mesmo assim, o brilho à noite seria muito intenso.

Explicação do Paradoxo de Olbers O céu deveria ser claro à noite, mas como não é, O Universo observável é limitado no espaço, por ser finito no tempo, o que limita a quantidade de fontes luz que recebemos. (mas tem mais: a expansão!) Ver: https: //youtu. be/KL 1 QZGE 4 gxo Para a noite ser tão brilhante como o Sol, o raio do Universo observável deveria ser 10 15 al, 10 mas ele tem apenas 10 al. Observe que a solução do paradoxo não exclui um Universo infinito.

Modelos cosmológicos Possibilidades: ? • Estático • Expansivo • Estacionário • Pulsante Há evidências, hoje, que o Universo não é estático!

Galáxias muito mais vermelhas do que deveriam ser! Efeito Doppler Por quê?

Propagação de ondas f. Rec. = f. Emissor em repouso f. Rec. = f. Emis.

Efeito Doppler-Fizeau 0 1 2 Som mais grave 3 1 f. R < f E Luz mais avermelhada Som mais agudo 0 Desloc. 3 2 4 f. R > f E Luz mais azulada

Efeito Doppler-Fizeau m is Pr Espectro desse mesmo elemento, mas em repouso a “Red-Shift” Espectro de um elemento químico do astro observado

Hubble, 1929, observando deslocamento para o vermelho nos espectros e medindo as distâncias, concluiu que as galáxias se afastavam com velocidades proporcionais à distância: V=Hd H 70 Km/s/Mpc

Universo em Expansão Passado Presente Futuro

“Big-bang” ? ? ? vo o começo lta hoje nd o no Big-bang te m po Universo em expansão

Radiação de fundo Remanescente do desacoplamento radiação – matéria, logo após o big-bang. Detecção por Pensias e Wilson, 1964. Interpretação por Dicke, Peebles e Wilkinson, 1965. Previsão de Alpher, Herman, Gamow, 1948.

WMAP Pensias - Wilson em Terra - 1965 1992 T = 2, 7 K 2003 T = 0. 000001 k

Vendo o passado a velocidade finita da luz Posição real, mas que não vejo ainda presente A outra galáxia, Posição no momento como vista hoje de saída da luz que nossa Galáxia só vai me alcançar no futuro passado outra galáxia

Universo Observável! t=0 RCF opaco RCF viajando, Galáxias se formando (700. 000 anos) RCF começa a viajar. (380. 000 anos) inflação Luz viajando, Universo expandindo, galáxias se formando. (1 bilhão de anos) posição real da estrutura hoje posição (aparente) da RCF como meço hoje esta luz ainda não chegou 13, 7 bilhões de anos-luz T Hoje, 13, 7 bilhões de anos após a luz começar a viajar 46 bilhões de anos-luz Universo observável (um pouco maior que isso)

Completando a Explicação do Paradoxo de Olbers O céu deveria ser claro à noite, mas como não é, O Universo observável é limitado no espaço, por ser finito no tempo, o que limita a quantidade de fontes de luz que recebemos. E devido à expansão do espaço, a luz (na noite) no começo era ultravioleta, depois visível, infravermelha e hoje está na faixa de microondas! Ver: https: //www. youtube. com/watch? v=y. Qz 0 Vg. MNGPQ

Tipos de evolução do Universo

Universo Cíclico (? ) Passado Presente Futuro

Raio do Universo Pulsante (? ) Ciclo atual Ciclo anterior Ciclo futuro Hoje Tempo Big Bang

Raio do Universo Tipos de Universo em Expansão freada Expansão linear Expansão acelerada Expansão limitada Pulsação Tempo

Universo em evolução Inflação Após fração infinitesimal de tempo. anos O que rege essa evolução? bilhões de anos

Não brilha, mas atrai! Baseado somente na massa de todas as estrelas que vemos, o Sol deveria se mover a 160 km/s ao redor do centro da Galáxia. Mas ele roda a 220 Km/s! Então, o Sol é atraído por muito mais massa do que vemos: matéria escura

Não brilha, mas empurra! O Universo se expande, mas pelas forças gravitacionais, esperaríamos que ele estivesse desacelerado. Para testar precisamos observar em grandes distâncias: Supernovas tipo Ia como vela padrão: - são anãs brancas sugando matéria de uma estrela companheira, e ao atingir 1, 4 Ms explode com brilho milhões de vezes o de uma cefeida. Esse brilho é praticamente o mesmo em todas as supernovas Ia, daí, calibrando com as mais próximas (usando cefeidas), podemos utilizá-Ias como referência, ou vela padrão. Então, medindo o fluxo das Ia, como sabemos sua luminosidade intrínseca, determinamos sua distância. Luminosidade das Ia distantes são mais fracas do que deveriam ser: indicando que estão mais distantes do que o esperado para um Universo se expandindo desacelerado: rada o Universo se expande de forma acele , como que empurrado por um fluido invisível! A energia escura

Cosmologia não é historinha. É a história do universo, contada por nós! Fundo de microondas DT (q, f) T = S Al, m Yl, m(q, f) l, m Cl = 1 2 l+1 S | Al, m| 2 m - Posição e altura dos picos definem parâmetros cosmológicos; um deles é que o Universo é plano, mas isso não é esperado da distribuição de massa observada -> tem massa que não vemos! - A matéria visível responde por apenas cerca de 4 % da massa exigida. - Juntando com matéria escura, ainda assim se chega a cerca de 27 % da massa necessária para um Universo plano -> existe algo mais, a energia escura!

Matéria Escura: 23% Conclusão: Átomos: 4% Energia Escura: 73% Crédito: André Luiz da Silva/CDA/CDCC/USP

Simples perguntas respostas complexas! O “antes” Big-bang Houve um antes? O que existia nele? Óvulo primordial O agora Expansão pra onde e como?

Cosmologias humanas ΩΩ Terra no centro do Universo Sol no centro do Universo egoistas Sol no centro da nossa Galáxia Nossa Galáxia única no Universo conformista Como, onde já se viu, não estamos no centro? Não me conformo, então, que não haja centro, ou que tudo seja centro!

“Há incontáveis terras, todas orbitando em volta de seus sóis da mesma forma que os sete planetas do nosso Sistema Solar. . . Os incontáveis mundos no Universo não são piores nem menos habitáveis que a nossa Terra. ”. Giordano Bruno (1548 -1600))

Estamos sozinhos? ?

Referências: https: //www. youtube. com/watch? v=Qt. QA 4 xd 0 w 0 U https: //youtu. be/kif 4 ON 6 QOPE http: //eaulas. usp. br/portal/video. action? id. Item=188 https: //brasilescola. uol. com. br/filosofia/cosmologia. htm https: //pt. wikipedia. org/wiki/Gal%C 3%A 1 xia https: //www. scientificamerican. com/article/the-firstmolecule-in-the-universe/ Neil F. Comins e William J. Kaufmann III, Descobrindo o Universo, Ed. Brookmann.

Quando prestamos atenção ao céu noturno de imediato percebemos que as estrelas não se dispõem regularmente: há uma faixa com densidade bem maior de estrelas, que foi denominada, na antiguidade, Via Láctea, dada sua aparência leitosa (em boa parte devido também a gases e poeira interestelares). Em grego, o termo leitoso é galaxias. Galileu, 1610, ao telescópio observou que nossa Galáxia era constituída de muitas estrelas invisíveis a olho nu. Por longo tempo pensou-se que a Via Láctea conteria tudo, isto é, seria o próprio Universo. Mas em 1755, I. Kant sugere que a Via Láctea seria apenas uma entre inúmeras outras galáxias. Herschel, 1782, mapeia nossa Galáxia como um disco de estrelas e infere na época que o Sol seria o centro da Galáxia. Hoje sabemos que ele não é. W. Parsons, 1845, observa que algumas nebulosas tinham braços espirais. Anos depois seriam identificadas como outras galáxias. O debate Shapley-Curtis, em 1920, ficou famoso, mas não decidiu se as nebulosas eram objetos dentro ou fora da nossa Galáxia? Com a descoberta de estrelas cefeidas por Henrietta Leavitt, 1912, Hubble, 1923, descobre que a nebulosa de Andrômeda na verdade é uma galáxia.

Galáxias são objetos enormes, contendo bilhões a trilhões de estrelas. A luz pode levar centenas de milhares de anos para viajar de uma ponta a outra de uma galáxia. Encontramos galáxias em diversos formatos, desde espirais, elíticas, a irregulares. Estima-se que existam cerca de 2 trilhões de galáxias no Universo observável. Muitas galáxias são catalogadas com M em seu nome e um número. Por exemplo, a M 57 do slide, significando o objeto de número 57 do catálogo Messier. Por volta de 1781 o francês Charles Messier catalogou muitos objetos, mas apenas por volta de 1920 é que se identificou que diversos eram galáxias. Hoje outros catálogos são utilizados, como NGC (New General Catalog).

De acordo com atual estágio de compreensão do Universo, ele teria surgido num evento denominado Big Bang, há cerca de 13 bilhões de anos. Os primeiros átomos aparecem cerca de 400 mil anos após esse evento. Forças gravitacionais se encarregam de formar grandes estruturas de matéria, que dariam origem às galáxias. Por exemplo, dados de 2006 indicam que a galáxia IOK-1 teria se formado apenas 750 milhões de anos após o Big Bang. Ainda hoje há controvérsias sobre os detalhes de como as galáxias se formam. Num processo chamado ELS, protogaláxias se formam da fragmentação de estruturas maiores. Já no processo SZ, estruturas menores (aglomerados globulares) se formam primeiro e com o tempo aglutinam matéria para formar galáxias maiores. elas, que provocou (e provoca) colisões e junções entre as mesmas. Por exemplo, a nossa Galáxia cai com velocidade de 130 Km/s na direção da galáxia de Andrômeda e poderão colidir daqui a 6 bilhões de anos. Há evidências que a Via Láctea possa, no passado, ter colidido com galáxias anãs.

Orbitando nossa Galáxia temos duas galáxias de forma irregular: a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães. Essas galáxias satélites foram bem documentadas por Fernão de Magalhães (1518 -20), mas já tinham noção das mesma os Árabes e também Américo Vespúcio. Elas eram referências no céu para se localizar o Pólo Sul. A grande galáxia M 31, ou Andrômeda, situa-se a cerca de dois milhões de anos-luz da nossa Galáxia. É a mais próxima galáxia espiral. Seu tamanho angular chega a 4 graus; é o maior objeto visto no céu, ultrapassando inclusive o diâmetro angular da Lua ou do Sol, ambos com 0, 5 grau. Ela também tem galáxias satélites. Num raio de 10 milhões de anos-luz da Via Láctea encontramos 54 outras galáxias. O conjunto recebe o nome de Grupo Local de Galáxias. Existem outros aglomerados, como Fornax, há 60 milhões de a. l. , Virgem, tamanho de 20 milhões de a. l. (caímos na direção dele) e milhares de galáxias. Esses e outros formam o Super Aglomerado Local de Galáxias. Essa sequência de aglomerados e superaglomerados parece não ter fim: acabam formando uma estrutura parecida com um esponja, com paredes de galáxias, e grandes vazios entre elas.

Provavelmente

A Cosmologia é uma sub-área da astronomia que se preocupa com o Universo como um todo. Procura responder como é o Universo, como ele evolui e talvez a mais difícil de todas as questões, como é que o ele surgiu. No passado a Cosmologia estava muito ligada à mitologia, ou à religião. Era natural que para explicar a nossa própria origem ou o nosso próprio futuro precisássemos recorrer a divindades. Hoje a Cosmologia se apóia firmemente em resultados científicos, vindos das mais diversas áreas da ciência, como a Física, a Química e a Matemática. Naturalmente que num terreno tão difícil do conhecimento nossas convicções filosóficas desempenham papel importante e muitas vezes se fundem com nossas interpretações científicas dos fatos.

A primeira noção de Cosmologia surgiu ao se olhar para o céu e se deparar com o movimento dos astros. Notou-se que alguns, os planetas e a Lua, não se moviam como outros, as estrelas. O Sol, por sua exuberância ou por gerar temor, passou a ser um astro dominador, um rei, ou um deus. Aqueles astros, planetas, que de alguma forma seguiam o Sol também foram associados à divindades. A astronomia grega se distinguia das demais por procurar por explicações racionais para o que era observado no Universo. Um dos primeiros modelos para o Universo foi o de Tales, sec. VI a. c. , que dizia que a Terra era chata imersa num Universo constituído de água. Idéia bastante razoável para alguem que está numa praia e não tem idéia se existe algo mais além do mar. No século IV a. c. Aristóteles concebia um Universo cuja forma predominaria no pensamento humano por séculos: a Terra é esférica e está no centro do Universo; os planetas, a Lua e a esfera celeste giram em torno da Terra. Os quatro elementos ar, terra, fogo e água combinados constituiriam todo o Universo. Este é o chamado modelo de Universo Geocêntrico.

A nossa concepção sobre o Universo passou por uma revolução com as idéias de Copérnico, sec. XVI, colocando a Terra, os demais planetas e mesmo as estrelas, a girar em torno do centro do Universo, o Sol. Esse é o modelo heliocêntrico. Foi fundamental para a aceitação do modelo heliocêntrico as observações feitas com luneta nos anos que se seguiram à criação desse modelo. Galileu foi o primeiro a utilizar esse instrumento de forma sistemática (ele não inventou o telescópio e nem foi o primeiro a utilizá-lo em astronomia). Ele observou as luas de Júpiter, as crateras na Lua, as manchas solares, e talvez sua observação mais importante, as fases do planeta Vênus, indicando que Vênus de fato gira em torno do Sol. Em 1671 Isaac Newton apresentou um novo instrumento de observação que no lugar da lente da luneta usava um espelho: é o que chamamos de telescópio (as vezes a palavra telescópio também é usada para se referir a uma luneta). A qualidade era muito superior a do instrumento de Galileu, em particular não apresentava aberração cromática típica das lentes (separação da luz branca em colorida). No início esse instrumento não despertou muita atenção, mas com o tempo os astrônomos perceberam seu potencial e até hoje ele é impressindível.

William Herschel (1738 -18220), um dos maiores astrônomos, construiu telescópios considerados imensos para a sua época. Na verdade, Herschel era músico e começou a estudar matemática apenas para poder ensinar harmonia musical. Gostou tanto de matemática que acabou estudando também ótica, na época baseada nos ensinamentos de Newton que, naturalmente, descrevia sua invenção o telescópio. Herschel ( e seu irmão) começaram, então, a construir telescópios. Daí foi um pulinho para começar a estudar astronomia. Procurando detetar a paralaxe de estrelas, até então nunca observada mas que se acreditava existir já que por essa época todos já admitiam o movimento da Terra em torno do Sol, Herschel acabou descobrindo o planeta Urano em 1781. Desde a atiguidade que não se descobria nenhum planeta, daí você pode imaginar o impacto dessa descoberta, que deu a Herschel um grande status. Em 1807 Herschel havia catalogado inúmeros sistemas binários de estrelas, revelando que uma estrela orbitava a outra, o primeiro exemplo de movimento orbital fora do Sistema Solar.

A contribuição importante de Herschel para a cosmologia viria de seu estudo, conjuntamente com sua irmã Caroline (1750 -1848), da Via Lactea. Embora a Via Lactea fosse conhecida desde a antiguidade, apenas com o casal Herschel é que se começou um estudo mais científico. Eles assumiram que o Sol era o centro de uma grande nuvem de estrelas, a Via Lactea, e que seria possível descobrir o seu tamanho e forma contando as estrelas em diferentes direções. Concluiram que o formato era o de uma roda de moinho de grãos, ou seja, um Universo chato. Jacobus Kapteyn (1851 -1922) analisando brilhos e distribuição de inúmeras estrelas derminou que essa roda teria 10 kpc de diâmetro e 2 kpc de espessura. Harlow Shapley (1885 -1972) estudando aglomerados abertos contendo estrelas de brilho variável concluiu que a Via Lactea era bem maior que isso: tinha 100 kpc de diâmetro. Essa medida foi exagerada, pois, ele não sabia que havia poeira interestelar que absorvendo a luz das estrelas deixas mais fraca e com aparência de distantes. A distância hoje aceita é de 30 kpc. O mais importante do trabalho de Shapley é que ele determinou que o Sol não estaria no centro da Via Lactea, mas sim a 10 kpc. A melhor estimativa hoje é de 8. 5 kpc, ou seja, moramos na periferia da Via Lactea. Veja que no início dos tempos, a Terra era o centro do Universo, depois foi o Sol, e agora, será que a nossa Via Lactea é o centro do Universo?

Por um bom tempo durante a evolução da Astronomia já com o uso do telescópio, os astrônomos se preocupavam em catalogar objetos no céu, mesmo sem saber exatamente o que eram. Muitos desses objetos tinham uma aparência difusa ou nebulosa. São conhecidos até pelo nome de Nebulosa (como a de Órion, do Anel, . . ). Em 1913, V. M. Slipher estudando o espectro desses objetos concluiu que eram galáxias, ou seja, ilhas formadas de estrelas, semelhantes a nossa Via Lactea. Em 1929, Edwin Hubble e Milton Humason anunciam um estudo vasto desses objetos com determinação de suas distâncias e velocidades. Veja, então, que a nossa Galáxia, a Via Lactea, é apenas mais uma entre muitas outras. Estaria ela no centro da distribuição dessas inúmeras galáxias? Como ela surgiu, como ela evolui? Como surgiram tantas galáxias no Universo? Como esse Universo evolui? São perguntas fáceis de serem feitas, mas para nenhuma temos a resposta. A Cosmologia procura reunir ferramentas e observações que nos possibilite estudar o Universo como um todo e procurar responder mesmo que parcialmente a essas questões. Um primeiro passo será definirmos tanto quanto possível nossa linguagem, ou seja, definir o que é Universo por exemplo.

Universo, o conjunto de tudo quanto existe (dicionário Aurélio). Assim, não existem dois ou mais universos; ele é único. Ele é o conjunto de tudo que já existiu, existe e existirá. Também não tem sentido perguntar o que há além do Universo, pois, se houvesse algo, mesmo que fosse o nada, também faria parte do Universo. A melhor maneira, então, de representar o Universo é por uma esfera, que contem tudo o que pudemos observar até o momento. Podemos, contudo, perguntar se o Universo é finito, ou infinito em sua extensão. Ou seja, será que um telescópio de poder infinito revelaria que por mais distante que pudéssemos olhar sempre veríamos algum objeto? Também podemos perguntar se o Universo sempre foi, ou será, como ele é hoje. Será que ele teve um “nascimento” ? Será que ele terá uma “morte”? E se ele morrer, poderá “ressuscitar” ? Ao longo da história recente da Cosmologia várias hipóteses foram lançadas nessa direção. Os modelos cosmológicos acabaram sendo de quatro tipos: estático (sempre foi e será como o observamos hoje), expansivo (está inchando), estacionário (expande, mas não muda de forma local) e pulsante (expande, contrai, expande, …).

A maneira científica de responder a perguntas como essas é apelar para a observação. Uma das mais simples e intrigantes é a seguinte, que ficou conhecida como paradoxo de Olbers: se o Universo fosse preenchido uniformemente de estrelas e se fosse infinito as noites seriam claras! Olbers discutiu esse problema em 1826, mas na verdade outros cientistas, como Thomas Digges (1576), Kepler (1610) e E. Halley (1721) já haviam discutido antes, mas é Olbers que leva os créditos. Além do que não deve haver paradoxos em ciência. De acordo com esse paradoxo, cada direção que olhássemos encontraríamos uma estrela Numa distribuição uniforme quanto mais distante olhássemos mais estrelas veríamos o que compensaria o menor brilho dessas estrelas longínquas. Hoje explicamos que as noites não são claras argumentando que o Universo foi criado num instante no passado, tem um tempo de vida (13 bilhões de anos) e ainda não deu tempo da luz dos objetos mais distantes chegar até nós. Em outras palavras o que observamos seria parte do Universo, que podemos chamar de Universo observável; este seria finito, portanto.

Finito no espaço e no tempo, mas será que o Universo já nasceu como o vemos hoje, ou ele evoluiu no tempo? Observações indicam que espectros de galáxias muito distantes estão deslocados para o vermelho. Vamos ver o que isso significa começando por entender o que é o efeito Doppler-Fizeau. Suponha que uma fonte sonora esteja emitindo um som certa freqüência. Observadores em repouso com relação à fonte ouvirão exatamente a mesma freqüência. No entanto, se a fonte se aproximar do ouvinte o som será mais agudo, ou seja, houve um deslocamento para frequências maiores; para aqueles em que a fonte se afasta o som será mais grave, ou seja, um deslocamento para frequências menores. Parados num acostamento de estrada observamos facilmente esse efeito no ronco dos carros que passam por nós: quando se aproximam o ronco é agudo e quando se afastam o ronco é grave. Esse efeito é característico de uma onda, seja ela sonora ou luminosa, de forma que acontece também com a luz. Assim, se a fonte luminosa e o observador se aproximam a freqüência da luz é deslocada para o azul (luz de mais alta freqüência), enquanto se o observador e a fonte se afastam a luz se desloca para o vermelho (luz de menor frequência).

Então, como observamos que para a grande maiorias das galáxias o deslocamento do espectro é na direção da luz vermelha, concluímos que elas estão se afastando de nós. Como esse deslocamento em frequência é proporcional à velocidade relativa da fonte e do observador, sua medida através do espectro releva a velocidade da galáxia em relação a nós. O Universo, portanto, não é estático, e sim está evoluindo na forma de uma expansão, que supostamente deve ter se originado num instante do passado. Hoje medidas levam à estimativa de que o Universo surgiu cerca de 13 bilhões de anos atrás (isso é muito ou pouco? ). Em 1940 apareceu uma teoria de que talvez o Universo sempre esteve se expandindo, nunca teve um início e sempre foi como nós o vemos hoje. É a teoria do estacionário, e se deve aos cosmologistas F. Hoyle, T. Gold e H. Bondi. Nessa teoria átomos de hidrogênio teriam que aparecer do nada para que o Universo tivesse sempre a mesma aparência apesar de sua expansão. Isso parece estranho, mas não é mais estranho que o próprio surgimento do Universo como um todo num determinado instante do passado.

A teoria do estacionário foi derrubada quando se detectou a radiação de fundo originária da grande explosão que teria acontecido no início da formação ou criação do Universo. Que tenha havido tal explosão parece natural se pensarmos que estando o Universo (coleção de tudo que existe e não apenas do observável) em expansão um dia no passado ele foi muito pequeno. Tudo teria, então, surgido de um Universo óvulo, que por razões desconhecidas (que podemos chamar de instabilidade primordial) “explodiu” e os pedaços - galáxias e tudo mais continuam viajando pelo espaço até hoje (na verdade esses pedaços definem o que chamamos de espaço; sem esses pedaços não haveria evento nenhum, portanto, nem espaço nem tempo). Essa é a teoria do big bang, traduzindo, grande explosão. Observe que a explosão se deu igualmente no óvulo inteiro, assim não tem sentido hoje tentarmos achar o centro dessa explosão: não existe tal centro, ou qualquer ponto do Universo pode ser considerado o centro já, que a explosão se deu no Universo inteiro. Então, não é que as galáxias estejam se afastando de nós (se estivessem, nós seríamos o centro do Universo), mas elas estão se afastando umas das outras. Dessa explosão restou, hoje em dia, uma radiação de fundo, na faixa de microondas, correspondente a 2, 7 graus Kelvin.

Se o big bang aconteceu há 13 bilhões de anos, como posso ter a chance de estudar isso? Quando olhamos para um objeto estamos vendo a luz que saiu (refletida ou emitida) por ele e chegou até nossos olhos. A velocidade da luz sendo finita, significa que estamos sempre vendo como os objetos eram no momento que a luz saiu deles. Então, supondo que num instante no presente eu esteja observando uma galáxia, a luz viajou milhões de anos desde sua saída dessa galáxia, no passado. Assim, a informação que me chega é da galáxia como ela era, há milhões de anos. Quanto mais longínqua a galáxia observada mais no passado estaremos olhando-a. Dizer que a idade do Universo é de 13 bilhões de anos significa que os objetos mais distantes que conseguimos ver hoje (os quasares) estão a 13 bilhões de anos-luz de distância de nós. Esse é o tamanho do Universo observável. Se tiver alguma coisa além dessa distância sua luz ainda não teve tempo para chegar até aqui.

Que o Universo teve um início com o big bang parece fato consumado, corroborado pelas observações da expansão e da radiação de fundo. Mas será que ele terá algum fim? Bem, os seres humanos mal entendem o que observam no Universo atual, querer responder como ele surgiu é aldacioso, mas temos chance já que sempre estamos olhando o passado, agora, saber como será o Universo amanhã parece muita petulância. Que possibilidades temos: o Universo poderá expandir eternamente, ou um dia poderá parar de expandir; poderá expandir parar e começar a encolher e desaparecer. Que tal expandir, parar, começar a implodir dando origem novamente a um big bang e então começar o ciclo de expansão de novo. Este é o modelo de Universo Pulsante. Será que já existiram outros ciclos? Pode ser que isso jamais possamos saber! O que você acha mais atraente, a idéia de um Universo que surgiu num instante no passado remoto, sem que houvesse nada antes, ou um Universo eterno, sem começo e nem fim? O gráfico mostra o raio do Universo em função do tempo para as diversas possibilidades colocadas. A resposta deve vir de observações astronômicas. Recentes dados astronômicos apontam para um Universo em expansão acelerada eternamente!

Como era o Universo momentos após o big bang? Nada parecido com o que vemos hoje. Era extremamente quente, de maneira que a matéria não poderia existir ainda. Apenas radiação, elétrons e quarks, e estes viriam a formar os prótons e nêutrons (mas não ligados um ao outro formando átomos). Gamov em 1950 descreveu um modelo para o início do Universo em que com um segundo de idade sua temperatura teria sido de 15 bilhões de graus! Essa teoria previa que a temperatura hoje do Universo seria de cerca de 20 kelvins. Diversas modificações da teoria do big bang original foram necessárias. Por exemplo, na década de 80, Alan Guth introduziu a idéia de que o Universo teve uma rápida expansão pouco antes do seu, pasme, trilionésimo de segundo de vida! É a chamada teoria do Universo Inflacionário. Isso implicou que o Universo era bem maior do que se supunha e por isso sua curvatuva era tão pequena. Nessa teoria certas grandezas chamadas campos (não como os elétricos, magnéticos ou gravitacionais que conhecemos bem) desempenham papel importante. A compreensão do que são esses novos campos depende de avanços em áreas da Física como Relatividade e Mecânica Quântica. Por isso Cosmologia hoje se funde com a Física e é um dos ramos mais sofisticados da ciência.

O grande mérito da teoria do big bang (com ou sem suas modificações atuais) é o de explicar a abundância dos vários elementos químicos. Imediatamente após o big bang a temperatura era muitíssimo alta para que átomos pudessem existir. Apenas após dezenas de minutos é que a temperatura baixou suficientemente para que prótons e neutrons pudessem se juntar e formar núcleos atômicos. Cerca de 25% da massa era hélio (essa fração é calculada baseada na teoria do big bang e é confirmada observando-se estrelas muito velhas). O núcleo de hidrogênio, como é apenas um próton, sempre existiu e representava cerca de 75% da massa; cerca de 0. 1% da massa era deutério (um próton e um neutron ligados). Somente após cerca de 1 milhão de anos é que os elétrons puderam se ligar aos núcleos e formar átomos neutros: a temperatura já teria abaixado para cerca de 3000 K. Antes desse momento a radiação não era capaz de viajar muito longe pois sempre encontrava um elétron solto que a espalhava: o Universo era opaco. Após esse momento a radiação pode caminhar mais livremente pelo Universo, que se tornou então transparente. Essa radiação, hoje na faixa de microondas, é detectada como um fundo preenchendo o Universo inteiro e é parecida com a radiação emitida por um objeto com cerca de 3 graus kelvins.

Provavelmente https: //pt. wikipedia. org/wiki/Gal%C 3 %A 1 xia

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