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Matéria Escura Jardel Caminha Carvalho Cestari - 143717

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Matéria Escura

Jardel Caminha Carvalho Cestari - 143717

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O que é matéria escura?

Matéria que não interage através da força eletromagnética.

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Primeiros indíciosFritz Zwicky – 1933

Observou o

aglomerado de Coma.

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A presença do gás quente intergaláctico emitindo raios-X ( ) só

é possível graças à matéria escura.

Aplicando as equações de equilíbrio hidrostático e de gás ideal, se obtêm uma

estimativa igual para a massa do aglomerado.

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Vera Rubin – 1970

Galáxia M31.

Linhas de emissão de gás

ionizado.

As suas medidas foram corroboradas mais tarde.

A maioria das galáxias têm curvas de rotação diferentes do esperado.

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A observação das lentes gravitacionais permite a detecção

de massa de um modo direto.

As medidas feitas desse modo estão em

concordância com as medidas da velocidade

de órbita.

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Hubble Telescope – Abell 1689

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Também foi observado que a maioria dos aglomerados têm uma concentração de matéria escura

semelhante ao de Coma.

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Gravitação Modificada

Ex.: Modified Newtonian Dynamics (MOND)

Correções à Lei da Gravitação de Newton à grandes distâncias.

Hipótese refutada pelas observações.

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Bullet Cluster:

Distribuição de matéria escura (azul) e gás intergaláctico (vermelho).

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Hubble Space Telescope composite image - galaxy cluster Cl 0024 17

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O que seria a matéria escura?

• Matéria escura bariônica – Massive Compact Halo Objects (MACHOS)

Observações de efeitos de MACHOS (lentes gravitacionais) nas estrelas da Grande Nuvem de Magalhães mostraram que, no máximo, 20% da massa do nosso halo pode ser devido à eles.

O estudo da nucleossíntese do Big Bang prediz que apenas uma pequena parte da matéria do universo é bariônica.

Anãs brancas, anãs marrons, buracos negros.

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Matéria escura não-bariônica

• Matéria escura quente – partículas que se movem ultra relativisticamente.

• Matéria escura morna – partículas que se movem relativisticamente.

• Matéria escura fria – partículas que se movem não relativisticamente.

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Matéria Escura Quente

Candidatos mais cotados: neutrinos.

Em princípio os neutrinos poderiam explicar toda a matéria escura, se tivessem uma massa de 4 eV.

Porém a matéria escura quente não explica as inomogeneidades da radiação cósmica de fundo.

Precisamos de matéria escura fria, ou morna.

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Matéria Escura Morna

Neutrinos estéreis.

Partículas hipotéticas presentes em algumas extensões do modelo padrão de interações de partículas.

São neutrinos destros e anti-neutrinos canhotos.

Interagem apenas através da interação gravitacional.

Seriam mais massivos que neutrinos normais.

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Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND)

- Observou a oscilação de antineutrinos do múon para antineutrinos do elétron.

- Essa oscilação de dois sabores requer que exista o neutrino estéril.

- Resultado está sendo retestado pelo MiniBooNE, no Fermilab.

- Até agora, nenhuma oscilação desse tipo foi encontrada, refutando o LSND.

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Matéria Escura FriaCandidatos mais cotados: WIMPs.

(Weakly Interacting Massive Particles)

Algumas extensões do Modelo Padrão, e a maioria das teorias de cordas, propõem uma simetria entre bósons e férmions, a supersimetria (SUSY).

Essa simetria seria quebrada, e os superparceiros muito mais pesados que as particulas normais.

O superparceiro mais leve pode ser o gravitino, um sneutrino ou um dos neutralinos (quatro autoestados de massa da mistura fotino, zino e higgsino).

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Cryogenic Dark Matter Search (CDMS)

- Se WIMPs existem, bilhares devem atravessar a terra a cada segundo.

- O CDMS tenta detectá-los, utilizando detectores de germânio e silício, na Soudan Mine, em Minnesota.

- A temperatura de milikelvins permitiria medir a ionização e a excitação de fônons.

- Nenhuma interação foi registrada.

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Bibliografia

• Barbara Ryden – Introduction to Cosmology.

• http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter

• "Some Theories Win, Some Lose". NASA, using the WMAP dataset

• NASA Chandra X-ray Observatory (August 21, 2006). "NASA Finds Direct Proof of Dark Matter". Press release.