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Do Big-bang à Terra R. Boczko IAG-USP 04 06 09

Do Big-bang à Terra - iag.usp.breder/agg0115/EvoTer_2009.pdf · Resumo da evolução estelar. Evolução de uma estrela segundo sua massa Peso Leve Peso Médio Peso Pesado Nebulosa

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Text of Do Big-bang à Terra - iag.usp.breder/agg0115/EvoTer_2009.pdf · Resumo da evolução estelar....

Do Big-bang

Terra

R. BoczkoIAG-USP

04

06

09

Uma pedrinha qualquer!

Formao da Terra

Cosmologia (formao do Universo)

Evoluo estelar

Cosmogonia (formao do Sistema Solar)

Universo

Terra

Sol

Cosmologia

o estudo do Universo como um todo.

Universo tudo que:

Nos influenciou no passado

Nos influencia no presente

Nos influenciar no futuro

Representao do

Universo!

Nosso

Universo

Alm do Universo...

Universo ??Isso no

existe!

Como explicar a

origem e a evoluo

do Universo a partir

dos conhecimentos

existentes?

Big Bang

Big-bang

Ocorreu?

Como evoluiu?

Como ser o futuro?

Pr-big-bang (!?!) Ps-big-bang

Existia?

Havia matria?

Havia energia?

Como era? vulo

primordial

Qual a possvel

causa do big-bang?

Diferena entre Matria e

Anti-matria

n0

p+

e-

(Koyno-)Matria Anti-matria

n0

p-

e+

Interconverso entre

matria e energia

m

a

E

E = (m+a).c2

Factvel em

laboratrio

atualmente

Ainda no foi possvel obter em laboratrio

Tocar matria com antimatria

E Em

a

Comprimir

Explicao para o Big Bang

Koino-matria

Anti-matria

Luz

Tempo

Raio

do

Un

ive

rso

Presente

m + a E E = (m+a) c2

Futuro

Evoluo at estrela

Instantes iniciais

do UniversoUniversoprimordial

Big-bangUniverso

(H2 e He)

Formao de galxias

por fragmentaoUniverso

GalxiasGalxia de Andrmeda

Contrao

gravitacional de

uma nebulosa

Gs

Hidrognio

Nascimento de

uma estrela

Incio das

reaes de

Fuso Nuclear

Nasceu a estrela !

Nebulosa

inicial

um corpo gasoso

no interior do qual

ocorrem reaes de

fuso nuclear formando

elementos mais pesados.

O que uma

estrela?

Berrio

de

estrelas

Aglomerado Jovem( NGC 3293 )

Porque a estrela

no colapsa?

?

Presso Trmica

Ar

frio

Balo com

mecha apagada

Devido temperatura,

existe a presso trmica.

Mecha acesa

(Des)equilbrio

Esttico

PT < PG Contrao

PT = PG Equlbrio

PT > PG Expanso

PT = Presso Trmica

PG = Presso Gravitacional

Temperatura e cor de

uma estrela?

Temperatura e cor superficiais

de uma estrela

60.000 K

30.000 K

9.500 K

7.200 K

6.000 K

5.250 K

3.850 KFria

Quente

Sol

Como se formou

o Sol e o

Sistema Solar ?( Cosmogonia )

Contrao da

Nebulosa Solar

Gs

Achatamento da

nebulosa

v

FGrav.

FCentrf.

FGrav.

FGrav.

FGrav.

FCentrf.

Formao do

Sol e dos

Planetas

Formao do Sistema Solar

Planeta

sub-produto

da formao

estelar.

E a Lua, como

se formou?

Irm da Terra

Filha da Terra

Namorada da Terra

Irm Siamesa da Terra

Lua: Irm da Terra

(co-formao)

Terra

Lua:

Filha da Terra

(centrifugao)

Terra

Lua

'Terlua'

Lua: Namorada da Terra

(captura gravitacional)

Terra

Lua

Lua

Lua e Terra:

Irms siamesas separadas

(choque catastrfico)

'Terlua'

Asteride (?)

Terra

Lua

Choque do cometa

Shoemaker-Levy 9 com Jpiter

1994

jul

Resultado dos impactos

do Shoemaker-Levy 9

em Jpiter, em 1994

Limpando o

Sistema Solar

Sistema

Planetrio

Sujo

Vento Solar

Radiao (luz)

Radiao (calor)

Sol

Eltrons

Prtons

Partculas Alfa

(ncleos de Hlio)

Perda de massa pelo vento solar = 1 milho de ton por segundo

Vento Solar

Varrendo

as imediaes

do Sol.

Origem dos

Cometas

100 bilhes

de cometas

T

P

100 000 ua

Distncia

entre Sol e Terra:

1 Unidade Astronmica

Nuvem

de Oort

1

ua

Cometa

West

Estrutura de um cometa

Rocha

recoberta

com gelo

de gua e

de CO2

Cauda

gerada pelo

Vento Solar e

pela radiao

Calor

Cabeleira

de gs e poeira

Sol

Ncleo do

cometa Halley

~12 x 8 km

Como se formou e

evoluiu a Terra ?

Sol e Planetas do

Sistema Solar

Em ordem de distncia e em escala de tamanho

Mer

Vn Mar

Ter

Jp

Sat

Ura Net

Plu

Planetas

telricos Planetas gasosos ou jovianos

S

o

l

Distribuio inicial dos

elementos qumicos do

Sistema Solar

Elementos pesados

Elementos leves

Nebulosa

Solar

Redistribuio dos elementos

qumicos do Sistema Solar

Antes da formao dos planetas

Depois da formao dos planetas

Redistribuio dos

elementos antes da

formao dos

planetas

Redistribuio

Formao dos planetas

Tempo

Redistribuio dos elementos

dependendo de seus pesos

atmicos

Elementos pesadosElementos levesPartculas de luz (ftons)

Atrito hidrodinmico

Turbulncia

+

Concentrao

Redistribuio dos

elementos depois

da formao dos

planetas

Redistribuio

Formao dos planetas

Tempo

Sublimao de gelos

e evaporao de

materiais leves

Rochas, gelos

e elementos

leves

Rochas, gelos

e elementos

leves

Limpeza de gelos e

materiais leves

Mantm gelos

e elementos

levesPerde gelos

e elementos leves

Rochas, gelos

e elementos

leves

Formao

da Terra

As 4 foras da natureza

m m

GRAVITACIONAL: ocorre entre dois corpos com massas

FF

q q

ELETROMAGNTICA: associada com cargas eltricas/ftons

FF

FORTE: (intranuclear) mantm o ncleo atmico agregado

Ncleo

Atmico

Prton

Nutron

FRACA: (decaimento beta) permite a radiatividade beta

Eltron

n = p e

tomos, molculas, gros,

planetesimais

+

tomos Molcula

+

Estrutura

cristalina

ou amorfa

+

Gro

+

Planetesimal

Formao da

Terra

Agregao de

Planetesimais

Beb Terra:

meio pastosa e

muito quente

Feto

Terra

Regio

interna

pastosa

e quente

Crosta

slida e

mais fria

Criana Terra

R.F. Moulton

T.C. Chamberlin

C.F. Weizscker

gua e

atmosfera da

Terra

Molhando a Terra...

Planetesimal

(ou cometa)

de geloFormando

os maresEvaporao total

Gelo

Criando a atmosfera da Terra

Erupo

vulcnica

Liberou gases

presos nos

materiais do

interior da Terra

Atmosfera Atmosfera

sem oxignio

Uso do oxignio livre

Atmosfera

O2 + 2 Fe 2 FeO

S quando todo o Ferro livre na

crosta terrestre foi oxidado que

comeou a haver Oxignio livre na

atmosfera

Resultado de

erupes vulcnicas

Componente original

da crosta terrestre

Componente atual da

crosta terrestre

CO2

O2

Fe

Empobrecimento de CO2 na

atmosfera

CO2 + CaSiO3 SiO2 + CaCO3

Dixido de

carbono

Silicato de

clcio(tipo de rocha)

Carbonato de

clcio(mrmore)

Quartzo(areia)

Processos para o enriquecimento

de O2 na atmosfera

Atmosfera

e,

2_ Predominantemente,

por fotossntese.

1_ Desintegrao de molculas

de gua, por UV,

entre 100 e 200 km de altura

UV

2 H2O + UV 2 H2 + O2

H2

O2

Fotossntese

Luz

CO2 O2

g

ua

Sais

min

era

is

Glu

cd

ios

Lip

dio

s

Mo

lcu

las a

zo

tad

as

Algas e

plantas primitivas

Voltemos

evoluo do Sol

PliadesEstrelas Jovens

SolEstrela madura

Proto-

estrela

FetoAdoles-

cnciaVelhiceVida adulta

Idade do Sol :

4,52 Bilhes de anos

Hoje

E ... qual ser o

futuro do Sol ?

Peso

Leve

Evoluo para Gigante

Vermelha

Regio de

fuso nuclear

A Gigante Vermelha Sol

R=750.000 km

d = 150.000.000 km

Terra

Hoje

d 150.000.000 km

Num futuro muito distante

( 4,5 bilhes de anos )

Evoluo para Nebulosa

Planetria e An Branca

Gigante

vermelha

Nebulosa

Planetria

Viso de uma

Nebulosa Planetria

An

Branca

Todas as estrelas

evoluem como o Sol ?

No!

Classificao mssica das

estrelas

Massas

solares(aproximadas)

0,08 4 8

Peso

Leve

0

Peso

MdioPeso

Pesado

Peso

Pena

Planeta

(an-marron)

Evoluo de uma

estrela peso mdioPeso

Mdio

Evoluo de

estrelaspeso

mdio

Nuvem

Inicial

H He + g

Fe + g ?

C O + g

Estrela de

nutrons

He C + g

Si Fe + g

O Si + g

HHeC

Si

Fe

O

n

Prtons + Eltrons Nutrons

Estrutura

inicial de uma

estrela de

nutrons

HHeC

Si

Fe

O

n

Estrela de

nutronsPrtons + Eltrons Nutrons

Raio dezenas de km

Densidade bilhes de ton/cm3

Morte violenta

de uma estrela

Estrela Supernova

He C O Si

Fe

... Cu Ag Pt

Au Pb U ...

Elementos

mais

pesados

Carbono

Exploso

catastrfica

Morte de estrelas

Antes Depois

Galxia

parecida com a

Nossa Galxia

Supernova 1987A

( Grande Nuvem de Magalhes )

Remanescente de Supernova

Nebulosa do Caranguejo( Constelao do Touro )

Viso atual da

supernova vista

pelos chineses

em 1054

Evoluo de uma

estrela peso pesadoPeso

Pesado

Evoluo de uma estrela

peso pesado

Proto

estrelaSuper

gigante

vermelha

Presso Gravitacional > Presso Trmica

Reao

de fuso

nuclear

?Colapso

gravitacional

Buraco Negro

Buraco Negro

Resumo da

evoluo estelar

Evoluo de uma estrela segundo sua massa

Peso

Leve

Peso

Mdio

Peso

Pesado

Nebulosa

Gigante

Vermelha

Super

Gigante

Vermelha

Super

Gigante

Vermelha

Super

Gigante

Azul

Nebulosa

Planetria

An

Branca

Massa

Marron

Estrela

de

NutronsMassa

Marron

Estrela

Supernova

Nebulosa

Buraco

Negro

?

Peso

Pena

Massa

Marron

Uma dvida...

Big-bang

Universo

(H2 e He)

O Sol e ns!Formao

de estrelas na

Nossa Galxia

Sol

Ns

Terra

Se o Sol uma estrela

peso leve, sem poder

gerar Ferro, por exemplo,

ento

como surgiram os

elementos pesados do

Sistema solar?

Sol: uma estrela de segunda mo

H

H

Nebulosa

solar

Nebulosa

vizinha

H

Estrela

Supergigante

H

Supernova

He C O Si Fe

... Cu Ag Pt Au Pb U ...

Estrela

remanescente

?

Ser Humano

Matria prima:

HidrognioPedaos de estrelas que

explodiram!

Nebulosa

enriquecida

Reciclagem

de estrelas

Nebulosa

primordial

Peso

Mdio Super

Gigante

Vermelha

Super

Gigante

Azul

Estrela

Supernova

Super

Gigante

Azul

Reaes

de fuso

nuclear

Sistema Solar

Respeito s rochas!

FimR. Boczko

IAG-USP