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A estrutura do universono início do século XX
Prof. Roberto de A. MartinsGrupo de História e Teoria da
CiênciaInstituto de Física, Unicamp
http://www.ifi.unicamp.br/~ghtc/
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Estrutura do universoO que será tratado nesta palestra• como a matéria está distribuída no
universo• que tipos de objetos existem nos céusNão será discutida a questão da origem
do universo.
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Estrutura do universo
Conteúdo básico: número especial da série ScientificAmerican Históriasobre “Os grandes erros da ciência” (outubro de 2006)
www.sciam.com.br
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Cosmologia
Cosmo = universoCosmologia = estudo sobre o universoQual é a constituição do universo?• Estruturas (planetas, estrelas, galáxias...)• Matéria
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Objetos do universo
O nosso universo astronômico contém:• Planetas, como a Terra e Saturno
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Objetos do universo
• Satélites, como os de Júpiter e nossa Lua
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Estrelas
• Estrelas, como o Sol e todas as que vemos no céu
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Objetos do universo
• Cometas e asteróides que passam entre os planetas
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Meteoritos
Existem pedras viajando pelo espaço, que às vezes atingem a Terra (meteoritos) e que são vistos como “estrelas cadentes”
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Meteoritos
Os pequenos meteoritos se queimam antes de chegar à superfície da Terra, os grandes podem atingir o solo.
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Meteoritos• As grandes “chuvas de meteoritos”
costumam acontecer no mês de Agosto.
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Sistema solar
• Os planetas e seus satélites se movem de forma regular em torno do Sol
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Estrelas especiais
• Há grupos de estrelas reunidas em certos sistemas de forma esférica (agrupamentos globulares)
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Estrelas especiais
• Algumas estrelas da Via Láctea possuem planetas, como o Sol
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Estrelas especiais
Modelo de uma estrela com planeta
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Estrelas especiais
• Há estrelas de muitos tipos, como os pulsares (estrelas de nêutrons)
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Objetos do universo
• Há estrelas cercadas por uma nuvem brilhante de matéria (nebulosas planetárias)
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Objetos do universo
• Muitas estrelas, no céu, formam uma grande mancha branca – a Via Láctea, ou Galáxia
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A Via Láctea
• A Via Láctea forma um tipo de anel à nossa volta, no céu
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A Via Láctea• Analisando a distribuição da Via Láctea em
torno de nós, pode-se concluir que ela é um enorme agrupamento de estrelas, achatado
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A Via Láctea• Todas as estrelas que vemos no céu
pertencem a uma enorme estrutura, com milhões de estrelas
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Galáxias• Existem outros gigantescos grupos de
estrelas, fora da nossa Galáxia, que formam outras galáxias
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Galáxias• As galáxias parecem gigantescos
redemoinhos, girando no espaço
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Galáxias
No centro das galáxias há grandes fontes de energia, que podem ser buracos negros
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Galáxias
Modelo de estrutura de uma galáxia, com buraco negro no seu centro
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Galáxias
Vistas da Terra, ela são minúsculas, mas possuem milhões ou bilhões de estrelas
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Grupos de galáxias
As galáxias não estão distribuídas ao acaso pelo espaço, mas agrupadas
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Grupos de galáxias
Distribuição dos aglomerados mais próximos de nós
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Superaglomerados
Estudando o espaço à nossa volta, foi possível descobrir que as galáxias formam uma enorme estrutura
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Superaglomerados
Há grandes vazios e regiões onde as galáxias estão muito concentradas formando filamentos e paredes
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Superaglomerados
Há regiões quase sem galáxias, e outras regiões onde há muitas, com uma estrutura parecida com uma esponja
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Galáxias
Sabemos atualmente que as galáxias são os principais corpos celestes, onde está concentrada a matéria do universo
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Nebulosas planetárias
Há outros tipos de objetos celestes que eram antigamente confundidos com as galáxias: aquilo que chamamos atualmente de nebulosas planetárias
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Nebulosa do Caranguejo
As nebulosas planetárias, como a do Caranguejo, são nuvens produzidas pela explosão de uma supernova
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Nebulosa do Caranguejo
A nebulosa do Caranguejo tem diferentes aparências vista com luz visível, infravermelho...
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Nebulosa do Caranguejo
... ou vista através de um telescópio espacial que capta raios X (Chandra)
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Nebulosas
No entanto, todo esse conhecimento foi adquirido lentamente.
Até o século XIX chamava-se de “nebulosa” qualquer corpo celeste semelhante a uma pequena nuvem, como as Nuvens de Magalhães.
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Estrutura do universo
Alguns pensadores dos séculos XVII e XVIII, como René Descartes, procuraram compreender como havia se formado e qual era a estrutura do universo.
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Estrutura do universo
Descartes acreditava que todo o espaço celeste era formado por um conjunto de turbilhões, com estrelas nos seus centros e planetas girando em torno delas.
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Origem do sistema solarSéculo XVIII: Immanuel Kant – teoria da
nuvem, para explicar origem do Sol e dos planetas
Laplace: teoria semelhante
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Origem do sistema solar
Tudo começou com uma nuvem de partículas em rotação
Centro: SolFora: planetas
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Origem do sistema solarA nuvem gira e se achataNo centro forma-se uma grande
concentração de matéria, que se aquece e forma uma estrela
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Origem do sistema solar
Na nuvem em volta da estrela, uma concentração de matéria vai atraindo mais partículas, formando um planeta e criando um anel sem matéria
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Origem do sistema solar
Esta seqüência de etapas da teoria de Kant e Laplaceexplicava vários aspectos conhecidos do sistema solar, e foi aceita rapidamente.
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Origem do sistema solar
A teoria de Kant e Laplace explicava por que todos os planetas giram no mesmo sentido em torno do Sol, e suas órbitas são quase no mesmo plano
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Nebulosas
Como a teoria começava a partir de uma nuvem de gases e poeira, parecia que as nebulosas poderiam ser exatamente isso: a origem de estrelas
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Nebulosas
No final do século XVIII e início do XIX, William Herschel foi um dos principais “caçadores” de nebulosas, tendo catalogado 2.000.
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Nebulosas
Com os grandes telescópios construídos por Herschel era possível perceber que algumas nebulosas eram grupos de estrelas.
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Nebulosas
As nebulosas que podiam ser resolvidas em estrelas, na época, eram os aglomerados globulares, que são sistemas muito menores do que galáxias, e próximos.
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Via Láctea
Herschel também estudou a distribuição das estrelas no céu e concluiu que todas formam parte de um único sistema – a Via Láctea.
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Nebulosas
Herschel aceitava a teoria de Laplace e acreditava que as nebulosas “leitosas” eram nuvens onde estavam sendo formadas estrelas.
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NebulosasMesmo com os melhores telescópios do século XIX, como os de Rosse, não foi possível observar estrelas nessas nebulosas, mas o núcleo brilhante parecia uma protoestrela.
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Henrietta LeavittForam os estudos de Henrietta Leavitt sobre cefeidas, na década de 1910, que permitiram determinar que as “nebulosas” eram imensos sistemas de estrelas, como a Via Láctea.
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Cefeidas
As cefeidas são estrelas cujo brilho varia periodicamente, ao longo dos dias ou meses.
São interpretadas atualmente como estrelas pulsantes.
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Cefeidas
Henrietta Leavitt estudou as cefeidas das Nuvens de Magalhães e descobriu que havia uma relação entre seu brilho médio e o seu período.
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Cefeidas
Como todas as cefeidas que ela estudou estavam à mesma distância (Nuvem de Magalhães), tornou-se possível usar as cefeidas como padrões de distância.
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Cefeidas
Como todas as cefeidas que ela estudou estavam à mesma distância (Nuvem de Magalhães), tornou-se possível usar as cefeidas como padrões de distância.
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Hubble
Em 1922 EdwinHubble descobriu uma cefeida em uma nebulosa.
Como o período dessa cefeida era muito grande, ela era muito luminosa, mas parecia minúscula.
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Hubble
Estudando as cefeidasda nebulosa de Andrômeda, Hubbleaplicou os estudos de Henrietta Leavitt e concluiu que ela estava muito distante e que era constituída por milhões de estrelas.
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Origem das estrelas e planetas
A teoria de Kant e Laplace, refinada matematicamente, ainda é a base para se compreender a origem das estrelas e dos planetas em grandes nuvens de pó e gases
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Formação das estrelasAtualmente é possível ver regiões onde estão
se formando estrelas
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Evolução das estrelas
Depois de formadas em uma nuvem de partículas e gases, as estrelas passam por diversas fases
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Movimento das galáxias
Hubble mediu depois as distâncias e velocidades de muitas galáxias e notou que elas estavam geralmente se afastando de nós, e umas das outras.
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Movimento das galáxiasA partir daí surgiu a idéia de que o universo não era estático, estava se expandindo.
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Estrutura do universoFoi só a partir da compreensão de que as “nebulosas” eram imensos sistemas com milhões de estrelas que começou a cosmologia moderna – e uma mulher teve um papel central nessa descoberta.
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FIM
http://www.ifi.unicamp.br/~ghtc
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Atenção!Atenção!
As imagens e animações mostradas nesta apresentação foram obtidas através da Internet.
Muitas delas são da NASA, e podem ser utilizadas sem restrições.
Algumas, no entanto, podem ter restrições de uso (direitos autorais).