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Cosmologia Laerte Sodré Jr. IAG/USP 14/09/2004

Cosmologia Laerte Sodré Jr. IAG/USP 14/09/2004. algumas observações relevantes a noite é escura! o universo é homogêneo e isotrópico

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  • Cosmologia Laerte Sodr Jr. IAG/USP 14/09/2004
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  • algumas observaes relevantes a noite escura! o universo homogneo e isotrpico...
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  • homogeneidade e isotropia
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  • O paradoxo de Olbers O universo pode ser infinito. Mas, ento, porque a noite escura?
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  • O modelo do Big Bang a expanso do universo a radiao csmica de fundo a abundncia dos elementos leves a origem da estrutura em grandes escalas...
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  • A expanso do Universo Galxias em todas as direes esto se afastando de ns com velocidades que aumentam com a distncia
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  • A expanso do universo O espao se expande, e todos os observadores observam o mesmo fenmeno.
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  • O espao se expande, e as galxias acompanham a expanso! A expanso faz com que o comprimento de onda da luz que viaja de uma galxia para outra aumente (fique mais vermelho): o redshift. A intensidade desse redshift depende de quanto tempo a luz viajou, isto , de sua distncia. A expanso do universo
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  • Vises do passado Quando observamos galxias cada vez mais distantes, em redshifts cada vez maiores, estamos observando-as cada vez mais no passado, devido velocidade finita da luz.
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  • O modelo do Big-Bang Einstein, 1916: Teoria da Relatividade Geral a distribuio de matria e energia produz uma curvatura no espao Einstein, 1917: universo hiper-esfrico esttico Sobral, 1919: observao da deflexo da luz das estrelas pelo Sol Friedmann, 1922: equaes de um universo em expanso Hubble, 1929: expanso do universo Lemaitre, 1930: pai do modelo do BB
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  • modelos cosmolgicos as observaes podem ajudar a determinar a forma do universo e como ele vai evoluir...
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  • Geometrias: a soma dos ngulos de um tringulo depende da curvatura
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  • A quantidade de matria e energia determina a evoluo do universo. universo aberto: densidade menor que uma certa densidade crtica (k=-1) universo fechado: densidade maior que a densidade crtica (k=+1) universo plano: densidade igual densidade crtica (k=0)
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  • Proponho modelos de universo Testes observacionai s dos modelos Oi pessoal! Observador Vamos dar uma olhada? Probleminha? Galxias evoluem! complicado, mas sem desanimar Ser que o universo assim mesmo?
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  • histria do universo no modelo do Big-Bang
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  • O Big Bang t=0: o BB singularidade inicial t=10 -43 s: tempo de Planck caos quntico e antes do Big-Bang? o espao e o tempo nascem juntos com o nosso universo
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  • universos paralelos - multiversos???
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  • mas aps o BB... Criao da matria a partir da radiao
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  • Conforme o universo se resfria, diversos tipos de matria vo se formando (e desaparecendo) Os protons se formam a partir de uma sopa de quarks, logo no comeo do universo
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  • Nucleosntese primordial Durante os primeiros minutos a temperatura e a densidade eram suficientemente altas e permitiram a criao do deutrio, hlio e uma pequena quantidade de ltio Mas como no h ncleos estveis com peso atmico 5 ou 8, este processo parou por aqui! Os demais elementos seriam formados muito mais tarde, no interior das estrelas.
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  • nucleosntese primordial
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  • As duas eras do universo Era da radiao Era da matria A densidade de energia e de matria evoluem de forma diferente... Era radiativa: o universo era opaco aos ftons Era da matria: o universo fica transparente aos ftons
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  • centenas de milhares de anos depois do BB: a recombinao Podemos detectar hoje a radiao remanescente do BB: a Radiao Csmica de Fundo (RCF). Vemos a RCF em qualquer direo que olhamos. A radiao vai se resfriando enquanto viaja at ns. A superfcie do ltimo espalhamento est muito longe, no redshift z~1000
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  • O mapa da radiao csmica de fundo
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  • A RCF fo descoberta nos anos 60 por Penzias e Wilson. Seu espectro o de um corpo negro com temperatura T = 2.73 K. A radiao csmica de fundo
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  • Durante a era radiativa as estruturas no podiam se formar. S depois que o universo se resfriou a ponto da matria comear a dominar foi que as galxias e outras estruturas puderam comear a se formar. Formao de galxias
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  • As flutuaes na RCF so as sementes das estuturas Flutuaes de temperatura: 1 parte em 10 5 ! Crescem pela ao da gravidade
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  • Formao de galxias Condies iniciais
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  • H IR poeira UV IV Gs SN e-e- e-e- e-e- e-e- Radio poeira UV
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  • primeiras estrelas? z ~ 20... The Trifid Nebula
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  • ~hoje: ~13 bilhes de anos depois do BB, em grandes escalas o universo visvel povoado por galxias
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  • mas... do que feito o universo? WMAP + outras observaes recentes: k=0 (=1.020.02) (274)% de matria escura (734)% de energia escura cosmologia de preciso
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  • mas do que feito o universo? anos 30: Zwicky encontra as primeiras evidncias de matria escura hoje: a maior parte da matria no universo est numa componente que no emite nem absorve luz final dos anos 90: a observao de supernovas distantes indica que a expanso do universo est se acelerando, e no desacelerando, como se esperaria evidncia da ao da energia escura
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  • mas... do que feito o universo? Aglomerado de galxias Efeito de lente gravitacional
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  • determinao de massas por lentes
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  • Zwicky (~1930): h muito mais massa em aglomerados do que a que podemos associar a estrelas! a maior parte da massa no universo escura......e no barinica!!!!!
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  • no barinica? brions: protons, neutrons.. para explicar a abundncia dos elementos leves (nucleosntese primordial), a frao da quantidade de matria em brions deve ser de ~5% mas o total de matria da ordem de 30% da densidade crtica o que constitui a matria escura????????
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  • energia escura supernovas: velas padro bons indicadores de distncia observao de SNs distantes: parecem estar mais distantes do que se esperaria pelo seu redshift o universo parece estar sendo acelerado por uma energia escura!!!!!!!! O que constitui a energia escura????????????
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  • o lado escuro da cosmologia atual O que constitui a matria escura? O que constitui a energia escura? ?????????????????