unidade 1 - yola
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Unidade 1
Arquitetura do Universo
Nascimento e Estrutura do Universo
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s
O Big Bang
![Page 3: Unidade 1 - Yola](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022012418/6173114966359a3dc63683f0/html5/thumbnails/3.jpg)
O Universo tem uma história!
Uma história com cerca de 15 mil milhões de anos.
Começou com o Big Bang, não tendo parado de se expandir até então.
E antes do Big Bang?
.
Não faz sentido
perguntar. Porque o
tempo e o espaço só
foram “criados” com
o Big Bang
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O universo expandia-se e arrefecia, a matéria foi-se organizando em estruturas cada vez mais complexas.
Durante os primeiros segundos formaram-se os dois elementos mais abundantes no Universo: Hidrogénio e Hélio
Só um milhão de anos mais tarde se formam as primeiras estrelas. Algumas delas já nem sequer brilham.
As estrelas também nascem, vivem e morrem.
Estes ciclos foram responsáveis por gerarem a maioria dos elementos químicos que constituem o Universo.
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A figura resume a evolução do universo desde o Big-Bang até à atualidade
Hidrogénio
Hélio
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No início o Universo estava muito quente. A radiação existente permitiu a formação de partículas elementares: Quarks, Eletrões, Neutrinos. A energia deu lugar à matéria.
Cerca de 1µs após o Big Bang, os quarks juntaram-se para formar protões e neutrões.
Quando o Universo tinha aproximadamente 3 minutos, formam-se os primeiros núcleos atómicos por junção de protões e neutrões (através de reações nucleares).
Ao fim 300 000 anos, formaram-se os átomos: os protões juntaram-se aos eletrões, que até aí andavam “livres”
Ao fim de 1 milhão de anos, os átomos uniram-se por ação da força da gravidade para formar estrelas (locais onde novas reações nucleares acontecem e continuam a acontecer).
História do Universo
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O Modelo do Big Bang assenta basicamente
em 3 pilares:
- Princípio Cosmológico; - Teoria da Relatividade Geral; - Descrição do conteúdo do universo como um gás perfeito.
Princípio cosmológico - “Visto de uma escala suficientemente grande, as propriedades do Universo são as mesmas para todos os observadores” A parte do Universo que podemos ver é uma amostra representativa do Universo. As mesmas leis físicas aplicam-se em todos os lugares.
Gás ideal - É um gás teórico composto de um conjunto de partículas pontuais movendo-se aleatoriamente e não interagindo.
Teoria da relatividade geral - é a generalização da Teoria da gravitação de Newton, publicada em 1915 por Albert Einstein. A nova teoria leva em consideração as ideias descobertas na Relatividade restrita sobre o espaço e o tempo e propõe a generalização do princípio da relatividade do movimento para sistemas que incluam campos gravitacionais. Esta generalização tem implicações profundas no nosso conhecimento do espaço-tempo, levando, entre outras conclusões, à de que a matéria (energia) curva o espaço e o tempo à sua volta.
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O que comprova a teoria do Big Bang?
Afastamento das galáxias
Radiação de fundo de microondas
Proporção dos átomos existentes
Três grandes provas são…
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1. O afastamento das galáxias
Apesar da força atrativa entre as galáxias elas
continuam a afastar-se entre si.
O universo está em expansão.
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Penzias e Wilson – Nobel da Física –1978
Relaciona-se com a diferença de energia entre os eletrões separados e os eletrões ligados ao núcleo nos átomos de Hidrogénio.
Radiação de fundo é igual para
onde quer que se olhe.
2. A Radiação Cósmica de Fundo é uma forma de radiação eletromagnética e uma evidência muito grande da teoria do big bang, tal radiação possui um espectro de corpo negro e é uma grande prova de que o universo no passado era muito mais denso e quente do que é hoje. Foi prevista por George Gamov, Ralph Alpher e Robert Herman em 1948 e descoberta em 1965, por Arno Penzias e Robert Wilson.
A radiação cósmica de fundo foi produzida quando o universo tinha cerca de 380 mil anos de idade, resfriou-se por causa da expansão e hoje a sua temperatura é de 2,725 K. A evolução posterior do universo não afetou as propriedades da radiação, de forma que ela nos permite uma grande oportunidade de estudar as condições físicas do universo tempos após sua génese.
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Teorias para a evolução do universo?
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Hidrogénio 92% Hélio 7% Outros 1%
3. A proporção dos átomos existentes. Composição do universo em número de átomos
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Hidrogénio 75% Hélio 23% Outros 2%
Composição do universo em massa
3 quartos de Hidrogénio para um
quarto de Hélio
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Será que o Universo vai acabar?
Será que vai continuar a expandir-se?
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Teorias para a evolução do universo?
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O nosso conhecimento do Universo tem vindo a aumentar?
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Lua 20 de Julho
1969
SABEMOS QUE:
O astro mais próximo de nós é a Lua.
O luar (luz do Sol refletida na Lua) demora cerca de um segundo a viajar até à Terra.
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SABEMOS QUE: as estrelas são verdadeiras fábricas de átomos, que resultam de reações nucleares, nas quais protões, neutrões e núcleos
atómicos se combinam para formar outros núcleos.
O Sol emite luz visível mas também
luz que não é captada pelo olho
humano. Ex: ondas rádio,
microondas, raios IV, raios UV, raios
X, raios ɣ
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Instrumentos e técnicas utilizadas para conhecer o universo mais distante
Luneta astronómica de
Galileu finais séc. VII
Telescópios
Telescópio Hubble em
órbita desde 1990 Telescópio
Radiotelescópio deteta e amplia as
ondas de radio oriundas do universo
Sputnik 1º satélite em órbita
4 /10/1957, soviéticos
Telstar - satélite pioneiro nas
transmissões televisíveis em
direto entre europa e EUA
Sonda Mir
Estação espacial
ISS
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Nave Mariner X
Very Large Telescope
Sonda Galileu
Space Shuttle
1986 Chegada sonda Voyager 2 a
urano
Robot Sojorner
Instrumentos e técnicas utilizadas para conhecer o universo mais distante
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Instrumentos e técnicas utilizadas para conhecer o universo mais distante
Cobe Voyager
Pioneer
Deep space1 Rosetta
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Primeiro Satélite Português 1993
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Estação Espacial Internacional
Os cientistas aprenderam a analisar a radiação vinda das estrelas e de outros corpos celestes utilizando a espetroscopia
Os elementos que se formam nas estrelas são os mesmos em todo o universo.
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Implicitamente falámos de grandezas.
Quais?
Grandeza Unidade SI
Temperatura (T) Kelvin - K
Tempo (t) Segundo - s
Distância (d) Metro - m
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Temperatura
Tk= TC + 273,15
TF= TC x (9/5) + 32
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Tempo
Em Astronomia esta grandeza é normalmente expressa em anos.
•O Sol nasceu há cerca de 4500 milhões de anos;
•A luz que a Estrela Polar emite demora 431 anos a chegar à Terra.
•O Sistema Solar demora cerca 250 milhões de anos a dar uma volta em torno do centro da Via Láctea.
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Distâncias maiores
Parsec
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1 UA = 1,5 x 108 km
Comprimento
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1 ano tem 365.25 dias, 1 dia tem 24 horas e 1 hora tem 3600 segundos.
1 s ------------ 300 000 km
31 557 600 s ------- X
X = 9,47 x 1012 km
Um ano - luz (a. l.) é uma unidade de distância. É a distância que a luz percorre num ano. A luz move-se com uma velocidade de cerca de 300.000 quilómetros (km) por segundo. Assim, num ano, ela pode viajar cerca de 10 triliões de km. Mais precisamente, um ano-luz é igual a 9.500.000.000.000 quilómetros.
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PARSEC (pc) - equivale à distância de um objeto cuja paralaxe anual média vale um segundo de arco (1").
1pc = 3,3 al = 30,80 x 1012 km
Exemplo:
8 pc = 26,4 al
1pc -------3,3 al
8pc ------- x
X= 8 x 3,3 = 26,4 al
1
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Algumas unidades de comprimento