I- A Ciência Astronomia-Astrofísica II- Estrutura Hierárquica do Universo III- Escalas de Dimensões e Distâncias no Universo IV– Medidas Astronômicas

Introdução a Astronomia...uma breve perspectiva do caminho que realizaremos durante o curso...

Astronomia & Astrofísica Ciência que envolve o estudo do espaço além da atmosfera da Terra. Estuda também fenômenos que

ocorrem na atmosfera superior, e que tem sua origem no espaço, tais como auroras e meteoros.

- Astronomia tem por objetivo medir a posição e movimento dos corpos celestes, bem como cálcular suas órbitas. Estes estudos são realizados técnicamente, em 2 áreas de trabalho subdivididas, respectivamente, em Astrometria e Mecânica Celeste. Uma das principais missões da Astrometria, por exemplo, é determinar um Sistema de Referência “quase absoluto”...

- Astrofísica estuda a natureza física do Universo e do nele está contido (planetas, estrelas, galáxias, além da natureza e composição do que existe neles e entre eles). Complementa o ramo tradicional da astronomia.

- A cisão sutil entre estas 2 áreas ocorreu devido ao desenvolvimento da espectroscopia, no século 19, como veremos no curso.

- Cosmologia surge no século 20 como ciência após o reconhecimento de que existiam outras galáxias além da Via-Láctea, e de que o Universo está se expandindo. Trata, portanto, de compreender a origem e evolução do Universo. Entende-se por Universo tudo que existe, ou seja, a totalidade do espaço, tempo, matéria e energia.

Exige amplo conhecimento de diferentes áreas ....

Além da física e matemática um astrônomo precisa conhecer relativamente bem química, geologia, ciência atmosférica e algum conhecimento de biologia.

Exemplos:

→ Estudo de planetas exige certo grau de conhecimento e familiarização com a geologia, ciências atmosféricas,...

→ Estudos de processos moleculares no meio Interestelar, além de atmosferas externas de estrelas, atmosferas planetárias, populações estelares e evolução estelar em galáxias exigem conhecimento da química, entre outras...

→ Pesquisa de formas de vida no Universo: biologia

Astrofísica

Pesquisas astronômicas em solo ou no espaço são altamente dependentes do desenvolvimento tecnológico. Alguns exemplos relevantes, são:

- Detetor eletrônico CCD (década de 70) --> maior eficiência quântica do que placas fotográficas

- Astronomia Espacial que permite observar uma enorme diversidade de fenômenos astronômicos, em todos os comprimentos de onda, de raios-gama a rádio.

-Telescópios opticos maiores e melhores equipados permitem melhor resolução, viabilizando os estudos de regiões centrais de galáxias, por exemplo!

- Radiotelescópios – Sistemas Interferometria de Linha de Base Muito Longa (VLBI), que permite observar, por exemplo, quasares brilhante, que contém um buraco negro de elevada massa - cerca de um bilhão de vezes a do Sol (APEX).

- Outros telescópios em andamento → veremos mais detalhadamente no Roteiro 7.

II- Estrutura Hierárquica do Universo

Gravidade é a força fundamental que governa a estrutura inteira do Universo.

- Governa, portanto, a evolução do Universo...

Vamos ver alguns exemplos, em diferentes escalas de dimensão:- Terra e outros Planetas orbitam o Sol devido a atração gravitacional

- O Sol, uma das centenas de bilhões de estrelas que se encontra no disco da Via-Láctea, e que orbita a Galáxia , está “ligado” as outras bilhões de estrelas pela gravidade

- A Via-Láctea é uma das centenas de bilhões de galáxias que se encontra em um grupo (∾ 30), graças ou devido a gravidade

Galáxias tendem a se agrupar em diferentes níveis de aglomerações, desde grupos até aglomerados e superaglomerados (as maiores estruturas no Universo) devido a gravidade.

A forma de distribuição destes superaglomerados gera uma configuração filamentar, criando então regiões densas e vazios: estrutura fundamental do Universo em larga escala.

A origem destas estruturas é um dos principais problemas “em aberto” da astronomia moderna. FOTO: Imagem da simulação mostra uma

comparaçãoo entre a distribuição de matéria escura (esquerda/azul) e a densidade de gás visível (direita/laranja).

Crédito: Illustris Collaboration

Hierarquização das Estruturas do Universo

Universo Observável Conceito que está associado ao

modelo do Big-Bang.

Região esférica centrada no observador (Terra) onde galáxias e outros objetos astronômicos do Universo podem ser observados no presente tempo graças ao fato de a luz, e outros sinais, terem tido tempo suficiente para atingir a Terra desde o início da expansão do Universo.

Créditos: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=13251597

Homogêneo em grande escala

∼13 bilhões de anos-luz∼40 bilhões de anos-luz (expansão)

∼100 mil anos-luz

5,5 horas-luz

∼10 milhões de anos-luz

∼ 13.000Km

∼100 milhões de anos-luz

Escala de Dimensões no Universo

III- Escalas de Dimensões e Distâncias no UniversoO sistema de unidades oficial utilizado por Físicos e Astronômos é o “Sistema Internacional – SI” - Distâncias (D) são expressas em metros (m) - Massas (M) em kilograma (kg) - Tempo (T) em segundos (s) Para lidar com a amplitude de valores utilizados em astronomia, utiliza-se notação científica, nos

quais os números são expressos em potências de 10. Abaixo, damos alguns exemplos aproximados para entender a necessidade deste tipo de notação.

--> Dimensões atômicas típicas = 0,0000000001 m = 10-10 a 10-9m --> Dimensões Planetas = 1.000.000 = 106 a 107 m --> Distância Terra-Sol = 150.000.000 km = 1.5 x 108 km = 1 UA

--> Dimensão do Sistema Solar = 10.000.000.000 km = 1x1010km --> Dimensão da Via Láctea = 120.000.000.000.000.000 km = 1.2 x 1017 km --> Dimensão de SuperAglom. = 1. 000.000.000.000.000.000.000 = 1x1021km

Unidades Especiais Convenientes na Astronomia Algumas unidades especiais são utilizadas por astrônomos para facilitar a compreensão e

comparação de medidas, são elas:

- Unidade Astronômica (U.A) = Definida como sendo a distância Terra-Sol 1 U.A = 1,5 x 1011m ou 1,5 x 108km

- Ano-luz (A.L) = Distância que a luz percorre em 1 ano no vácuo (com velocidade da luz) 1 A.L = 9,5 x 1015m ou 9,5 x 1012 km

- Parsec (pc) = Distância na qual um astro teria com uma “paralaxe”** de 1 segundo de arco 1 pc = 3,26 A.L ** Paralaxe é uma medida de ângulo ocasionada pelo mto (vamos ver melhor a seguir)

Unidades Especiais Convenientes na Astronomia Algumas unidades especiais são utilizadas por astrônomos para facilitar a compreensão e

comparação de medidas, são elas:

- Unidade Astronômica (U.A) = Definida como sendo a distância Terra-Sol 1 U.A = 1,5 x 1011m ou 1,5 x 108km

- Ano-luz (A.L) = Distância que a luz percorre em 1 ano no vácuo (com velocidade da luz) 1 A.L = 9,5 x 1015m ou 9,5 x 1012 km

- Parsec (pc) = Distância na qual um astro teria com uma “paralaxe”** de 1 segundo de arco 1 pc = 3,26 A.L ** Paralaxe é uma medida de ângulo ocasionada pelo mto (vamos ver melhor a seguir)

Também usamos sub-unidades do ano-luz tais como a hora-luz, o minuto-luz e o segundo-luz Uma hora-luz é a distância percorrida pela luz em uma hora. Ela corresponde a 1 079 252 820 km Um minuto-luz é a distância percorrida pela luz em um minuto. Ele corresponde a 17 987 547 km. Um segundo-luz é a distância percorrida pela luz em um segundo. Ele corresponde a 299 792 km.

Importante: o ano-luz e seus submúltiplos, hora-luz, minuto-luz e segundo-luz, são unidades de medida de distância e não de tempo.

Algumas considerações sobre o Ano-Luz

Algumas considerações sobre o parsec...

Parsec: unidade de distancia definida a partir do raio de órbita da Terra quando é visto sob um ângulo de 1''

Para tanto, é preciso lembrar de algumas definições de medidas angulares:

Tabela 1 – Unidades e Medidas Astronômicas

Tabela 2 – Constantes Úteis e Medidas Físicas

Outras Escalas e Medidas Utéis

- Distancias: U.A, a.l, pc, Kpc (103), M(106)pc

- Unidades de tempo: Mega-ano = My (106), Giga-ano = Gy (109) - Unidades de Energia e seus Múltiplos: Eletron- volt (eV) - é a quantidade de energia cinética ganha por um único elétron

quando acelerado por uma diferença de potencial elétrico de um volt, no vácuo. 1 eV = 1,602 177 33 (49) x 10-19 joules. 1 keV (quilo eV): mil elétrons-volt = 103 elétrons-volt (eV) 1 MeV (mega eV): 1 milhão de elétrons-volt = 106 eV 1 GeV (giga eV): 1 bilhão (mil milhões) de elétrons-volt = 109 (eV)

1 TeV (tera eV): 1 trilhão (mil bilhões) de elétrons-volt = 10 12 (eV)

Distâncias: alguns dos métodos aplicados...

Existem evidências de que a maior parte da massa no Universo é invisível Lsto significa que esta massa não está na forma de estrelas, gás ou poeira, … Portanto,

não pode ser observada

Sugestão de Vídeos

1- “THC O Universo 1 Episodio 01 Além Do Big Bang”, (Dublado)https://vimeo.com/90826347)

2- “O Universo: Maiores Coisas do Universo (Dublado) 2014 ”http://www.youtube.com/watch?v=8F_rtgqjajc

O Universo

Sugestão de filme

“O Universo Maiores Coisas do Universo (Dublado) 2014 ” em

http://www.youtube.com/watch?v=8F_rtgqjajc