energia escura rosana de oliveira gomes cosmologia e relatividade (fis2012) if ufrgs

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  • Energia Escura Rosana de Oliveira Gomes COSMOLOGIA E RELATIVIDADE (FIS2012) IF UFRGS
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  • Energia Escura Forma ainda desconhecida de energia que permeia o Universo, aumentando sua taxa de expanso Corresponde cerca de 74% da densidade de energia do Universo Teorias mais aceitas atualmente: constante cosmolgica como energia do vcuo e quintessncia (teoria de campos escalares) Conseqncias: Expanso acelerada; Alterao da idade do Universo; Destino final
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  • L A Constante Cosmolgica L 1915, Einstein: Introduz L na sua equao de campo na teoria da relatividade geral para explicar um universo esttico (idia predominante poca): + = 4G 1929, E. Hubble: Expanso do universo (lei de Hubble), fazendo perder o sentido dentro da teoria, apesar de estar de acordo com a relatividade geral; Erro na determinao de H 0 : Idade do universo calculada como menor que a idade geolgica sem o termo de ; 1998, Expanso Acelerada: energia escura como fonte da expanso
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  • Evidncias Observacionais Dcada de 90, Supernova Cosmology Project e High-Z Supernova Search: taxa de expanso do universo atravs de supernovas do tipo Ia; 1998, Riess et al. (High-z Supernova Search) expanso acelerada do universo; 1999, Perlmutter et al. (Supernova Cosmology Project) - confirmao da expanso acelerada
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  • Supernovas Tipo Ia Supernova do Tipo Ia: exploso de uma an branca, com atmosfera de C e O, que acreta matria da sua companheira at chegar a uma massa crtica (limite de Chandrasekhar). Exploso termonuclear: pico de luminosidade cerca de 4 bilhes de vezes a luminosidade do Sol.
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  • 1.Fotometria: subtrao das imagens; 2.Curva de luz: luminosidade em funo do tempo; 3.Ajuste para diagrama: magnitude em funo log(z) Curvas de Luz
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  • Expanso Acelerada Estudando redshifts a diferentes distncias, possvel se construir a histria da expanso do universo. Esperava-se que a expanso estivesse diminuindo: supernovas deveriam ser mais brilhantes do que seu redshift poderia indicar. Supernovas mais fracas do que o esperado: universo em expanso acelerada.
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  • Natureza da Energia Escura Presso Negativa: Teorias mais aceitas atualmente (constante cosmolgica e quintessncia) associam expanso acelerada a uma presso negativa; Presso na relatividade geral designada pelo tensor Presso- Energia; O carter dessa presso est associado equao de estado do universo : Equao de estado da energia escura ???
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  • Constante Cosmolgica: Energia do Vcuo Modelo associa o vcuo como fonte da energia escura; Densidade de energia constante, cujo termo seria equivalente constante cosmolgica ; O princpio da incerteza de Heisenberg permite o surgimento de partculas virtuais no vcuo, mostrando que as flutuaes de energia esto de acordo com a mecnica quntica: E t h Fenmenos como efeito casimir e emisso espontnea comprovam experimentalmente essas flutuaes de energia.
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  • Falhas no Modelo: Teoria no capaz de explicar as eras em que o universo foi dominado pela radiao e matria, devido a sua densidade de energia constante. Teoria quntica prediz uma densidade de energia do vcuo da ordem de 10 124 vezes maior que a densidade de energia crtica para um universo plano (Modelo Padro), mostrando discrepncia entre teoria e observao.
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  • Quintessncia: Campos Escalares Acelerao da expanso do universo causada por uma energia potencial de um campo escalar dinmico, denominado Quintessncia; Teoria admite uma densidade de energia que varia no tempo, sendo assim capaz de explicar a expanso acelerada recente do universo; Acelerao seria causada por uma energia escura, criada a partir do decaimento de um campo quntico (incio do universo). Energia escura no emite radiao (explicada pela matria barinica), tenha uma presso bastante negativa (acelerao da expanso) e seja homognea em grandes escalas (seno perturbao nas massas de aglomerados); No existe evidncia da existncia desses campos, mas possvel que sua densidade varie muito lentamente, tornando-os de difcil deteco.
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  • Destino do Universo
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  • Destino Final do Universo Ligado equao de estado depende do valor de w P(w) = w e Para expanso acelerada: w < -1/3 Atravs de uma medida precisa de w, a constante cosmolgica poderia ser distinguida da quintessncia, que possui w -1 Teorias alternativas: Phantom Energy, equao de estado com w < -1 - Big Rip Universo Cclico energia escura se dissipa ou muda para carter atrativo Big Crunch e novo incio do universo Acelerao permanente: as galxias fora do super aglomerado local vo horizonte csmico, no sendo mais visveis. Super aglomerado de Virgem isolado, entrando em equilbrio trmico com o universo
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  • Perspectivas e Pesquisas Dark Energy Survey (DES): CTIO. Cmera acoplada, detectar supernovas com alta preciso. HETDEX (Hobby-Herberly Telescope Data Experiment): McDonald Observatory. VIRUS (espectrgrafo) varre reas muito grandes em pouco tempo com grande preciso. DESTINY: National Optical Astronomy Observatory (NOAO) e NASAs Goddard Space Flight Center. Detectar e observar cerca de 3000 supernovas (0.5 < z < 1.7) em 2 anos. LHC: Cern. Detectar partcula de Higgs. South Pole Telescope (SPT): Antrtica. Detectar pequenas variaes na CMB para determinar se a energia escura comeou a afetar a formao de aglomerados de galxias agindo contra a gravidade nos ltimos bilhes de anos.
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  • FIM ?