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23-10-2012 1 Sumário Aula nº7 - Origem do Universo. - Escalas de tempo, comprimento e temperatura. Os Hindus Os Hindus Terra era sustentada por seis elefantes; Nas regiões infernais, a Terra era transportada por uma tartaruga que se encontrava sobre uma serpente. Ptolomeu (100-170 A.D.) No seu livro (Almagesto) introduz a Terra como o centro do Universo. Conhecida como a teoria Geocêntrica. Nicolau Copérnico (1473-1543) Padre Polaco Fundador da teoria Heliocêntrica (Sol no centro do Sistema Solar); Galileu (1564-1642) Físico, matemático e filósofo Italiano. Confirmou as ideias de de Copérnico. Utilizou sistematicamente o telescópio; Herschel (1738-1822) Astrónomo Inglês. Pai da astronomia moderna. Fez o primeiro mapa da nossa Galáxia. Na altura, pensava que a nossa Galáxia era todo o Universo.

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SumárioAula nº7

- Origem do Universo.- Escalas de tempo, comprimento etemperatura.

Os HindusOs Hindus� Terra era sustentada

por seis elefantes;

� Nas regiões infernais,a Terra eratransportada por umatartaruga que seencontrava sobreuma serpente.

Ptolomeu(100-170 A.D.)

� No seu livro (Almagesto) introduz a Terra como o centro do Universo.

� Conhecida como a teoria Geocêntrica.

Nicolau Copérnico(1473-1543)

� Padre Polaco� Fundador da teoria

Heliocêntrica (Sol no centro do Sistema Solar);

Galileu(1564-1642)

� Físico, matemático e filósofoItaliano.

� Confirmou as ideias de deCopérnico.

� Utilizou sistematicamente otelescópio;

Herschel(1738-1822)

� Astrónomo Inglês.� Pai da astronomia

moderna.� Fez o primeiro mapa da

nossa Galáxia.� Na altura, pensava que a

nossa Galáxia era todo oUniverso.

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Edwin Hubble(1889-1953) � Astrónomo Americano.

� Descobriu haver galáxiaspara além da Via Láctea.

� Mede a velocidade dasgaláxias e conclui que oUniverso está emexpansão.

Modelo Estacionário

� O Universo expande-se;� A matéria está continuamente a

formar-se e desta forma a criarestrelas, galáxias…

� O Universo não tem princípio nemfim!

Fred Hoyle (1915-2001)

� Defensor da ideia do estado estacionário(Universo Estável, sem princípio nemfim).

� Inventou a designação BIG BANG para ridicularizar publicamente a teoria.

Georges Lemaître(1894-1966)

� Propôs que o Universo teve origem numaexplosão de um “átomo primordial”.

� O seu modelo foi melhorado pelo GeorgeGamow e outros que sugeriram que oUniverso surgira de um estado muitodenso e quente – Big Bang.

O que sabemos Hoje...

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� Ocorreu há cerca de 14 mil milhões deanos;

� O universo emergiu de um estadoextremamente denso e quente e temvindo a arrefecer e a EXPANDIR-SEcomo um balão a encher !

Sobre o Big Bang

BREVE HISTÓRIA DO

BIG BANG

Big Bang (t=0s)� Surgiu como uma explosão enorme.

Inflação (em menos de 1s)

� O Universo expandiu-se de um factor de 1050 (equivalente à expansão do espaço ocupado por um átomo até ao espaço superior a uma galáxia)

1 ano após o Big Bang

� A temperatura do Universo é tão quente quanto o interior de uma estrela.

10 milhões de graus

� O Universo arrefece (~3000ºC) e formaos primeiros átomos (H e He)

� Universo torna-se transparente àradiação (originará a radiação dePenzias e Wilson)

300 000 depois do Big Bang…..

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O Universo é agora um Gás

HIDROGÉNIO

HÉLIO

Mil milhões de anos apos o Big Bang…

GRAVIDADE!

Formação da Galáxia(mil milhões de anos)

História do Universo

Era GUT

Era Planck

Inflação

Era Eletrofraca Trans. Fase Eletrofraca

Trans. Fase Quark-Hádron

Nucleosínteseprimordial

Desacoplamento matéria radiação

Formação de galáxias

Onde estamos no UNIVERSO??

Sistema Solar

Via Láctea

Grupo Local

Super enxame Local

100 x 109 Galáxias

X

100x109 Estrelas/galáxia (por exemplo)

=

1022 estrelas no UNIVERSO

(1022 = 10,000,000,000,000,000,000,000)

Qual será a possibilidade de existir uma estrela com vida inteligente?

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Evidências do Big Bang PROVA 1

A expansão do Universo

Edwin Hubble

Uma experiência simples

PROVA 2

Cronologia do Big Bang

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Radiação Cósmica de Fundo (microondas)

A. Penzias e R. Wilson

Cosmic Background Explorer(COBE)

“Termómetro” construído para

medir a temperatura do Universo!

Em 1992, detecta pequenas flutuações

PROVA 3

•Em 1946, Alpher, Bethe e Gamov sugeriram a possibilidadede que todos os elementos químicos teriam sido geradosatravés de uma longa cadeia de captura de neutrões noUniverso primordial em expansão.

• O esquema falha pois não há elementos leves estáveis comnúmero de massa 5 e 8 (Não pode haver a formação deelementos acima do hélio) .

Alpher Bethe Gamov

A formação de elementos leves

Conclusões:

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As evidências que sustentam a Teoria do Big Bang

� Expansão do Universo

� Radiação cósmica de Fundo(temperatura de 3K)

� Abundância em He no Universo (elementos leves)

Dúvidas na teoria

� Há falhas na teoria do Big Bang?

Uma nota matemática!

Potências de base 10

x10Base

Expoente

…-2, -1, 0, 1, 2, 3, …

1010×100 =2101×

Um exemplo!

101010 ××1000 =3101×

outro exemplo!

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Escalas de distância

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0 1 2 3 4 5 6 7 8

UNIVERSO

Muito GRANDE

Cientistas

Medem o COMPRIMENTO

Unidade Astronómica Ano-luz Parsec

Unidade Astronómica (UA)

1 UA: É a distância média da Terra ao Sol

150 milhões de quilómetros => 1.5x10 9m

Ano-Luz (al)

� Unidade de comprimento definida como adistância percorrida pela luz num ano.

1al = 9.5x1015m

Alfa-centauro: 4.2 anos-luz

Sirius: 8.6 anos-luz

Vega: 26 anos-luz

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Julho Janeiro

p

(pd

ppcEstrelaDist

1)(. =

Terra

Sol

palEstrelaDist

26,3)(. =

Parsec

� Unidade de distância que estáassociada a paralaxes trigonométricas.

1pc = 3.086x10 16m1pc = 3.26 al

Large & Small Magellanic Clouds

~ 60,000 pc

Andromeda Galaxy ~900,000 pc (2.9 million ly*)

*(the light we see today left Andromeda 2.9 million years ago!)

Escalas de Temperatura

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Escala Kelvin (K)

� Proposta por Lord Kelvin (1848)� Zero Absoluto (temperatura mais baixa

que é possível atingir)� Unidade SI de temperatura; no dia a dia

usamos a escala celsius (ºC).

Escala Fahrenheit

� Utilizada em países anglo-saxónicos.� Esta escala define os pontos de fusão e

de ebulição da H2O como 32ºF e 212ºF.