Ronaldo E. De SouzaRonaldo E. De Souza

Depto. Astronomia, IAG/USPDepto. Astronomia, IAG/USP

Como podemos ter uma Como podemos ter uma percepção das distâncias percepção das distâncias astronômicas em termos da astronômicas em termos da nossa experiência diária?nossa experiência diária?

Unidade astronômica !?Unidade astronômica !?

Ano-luz !?Ano-luz !?

Parsec !?Parsec !?

Mega Parsec !?Mega Parsec !?

A A unidade astronômia (UA)unidade astronômia (UA) representa a distância média da Terra ao Sol representa a distância média da Terra ao Sol em sua órbita anual e é a base de medida de todas as distâncias em sua órbita anual e é a base de medida de todas as distâncias astronômicas.astronômicas.

1 UA = 149 597 800 km1 UA = 149 597 800 km

1UA = 499 segundos-luz1UA = 499 segundos-luz = 8.3 minutos-luz= 8.3 minutos-luz

C = velocidade da luzC = velocidade da luz = 300 000 km/s= 300 000 km/s

Plutão está a uma Plutão está a uma distância igual a 5 distância igual a 5 horas-luz do Sol.horas-luz do Sol.

A A paralaxeparalaxe é a variação aparente na é a variação aparente na posição dos objetos próximos devido ao posição dos objetos próximos devido ao nosso movimento anual em torno do Sol.nosso movimento anual em torno do Sol.

1 parsec1 parsec é a distância em que uma estrela é a distância em que uma estrela deve se encontrar para que a sua posição deve se encontrar para que a sua posição aparente varie de aparente varie de 1 segundo de arco 1 segundo de arco durante 1 anodurante 1 ano..

1 segundo de arco=1/3600 grau1 segundo de arco=1/3600 grau corresponde ao ângulo sob o qual vemos corresponde ao ângulo sob o qual vemos um objeto de 1 cm de dimensão a uma um objeto de 1 cm de dimensão a uma distância de 2 kilômetros.distância de 2 kilômetros.

1 parsec= 206 264 UA1 parsec= 206 264 UA

= 3.3 anos-luz= 3.3 anos-luz

As medidas de paralaxe As medidas de paralaxe indicam que existem pouco indicam que existem pouco mais de duas dezenas de mais de duas dezenas de estrelas dentro de uma estrelas dentro de uma distância de 3 parsecs, distância de 3 parsecs, cerca de 10 anos-luz, na cerca de 10 anos-luz, na vizinhança solar.vizinhança solar.

Quanto mais distante o objeto Quanto mais distante o objeto menor é o menor é o fluxo luminosofluxo luminoso que que medimos, e este efeito pode ser medimos, e este efeito pode ser utilizado para aferir as utilizado para aferir as distâncias distâncias das estrelasdas estrelas..

O censo das estrelas da O censo das estrelas da nossa nossa galáxiagaláxia, a , a via-lácteavia-láctea, mostra , mostra que esta é um sistema estelar que esta é um sistema estelar similar a tantas outras galáxias similar a tantas outras galáxias espirais. O Sol se encontra espirais. O Sol se encontra afastado da região central a afastado da região central a cerca de 10 kpc do centro, ou cerca de 10 kpc do centro, ou cerca de 30 000 anos luz .cerca de 30 000 anos luz .

A nossa Galáxia é uma A nossa Galáxia é uma entre tantas outras entre tantas outras galáxias espirais que galáxias espirais que existem no Universo. existem no Universo. Nestas Nestas escalas superiores escalas superiores a alguns megaparsecsa alguns megaparsecs, ou , ou milhões de anos-luz, é que milhões de anos-luz, é que se se manifestam os manifestam os fenômenos cosmológicosfenômenos cosmológicos..

As galáxias mais distantes As galáxias mais distantes que podemos observar que podemos observar indicam que a estrutura do indicam que a estrutura do Universo é bastante Universo é bastante homogênea em grandes homogênea em grandes escalas.escalas.

Este fato é um dos Este fato é um dos fundamentos do fundamentos do princípio princípio cosmológicocosmológico segundo o qual segundo o qual o Universo deve ter as o Universo deve ter as mesmas propriedades mesmas propriedades quando examinado por quando examinado por diferentes observadores.diferentes observadores.

A A radiaçãoradiação é uma é uma onda onda eletromagnéticaeletromagnética que pode que pode ser decomposta em seus ser decomposta em seus diversos diversos comprimentos de comprimentos de ondaonda..

Os elétrons que pertencem a Os elétrons que pertencem a um elemento químico um elemento químico qualquer, mudam qualquer, mudam freqüentemente de nível de freqüentemente de nível de energia gerando as energia gerando as linhas linhas atômicasatômicas que podem ser que podem ser observadas.observadas.

Estas linhas se organizam em Estas linhas se organizam em séries espectraisséries espectrais, que , que identificam a presença do identificam a presença do elemento químicoelemento químico correspondente. correspondente.

As As linhas espectraislinhas espectrais originadas dos originadas dos elementos elementos químicosquímicos observados nas observados nas galáxias se encontram galáxias se encontram deslocadas para o deslocadas para o vermelho, em relação ao vermelho, em relação ao padrão que observamos padrão que observamos em laboratório. Este é o em laboratório. Este é o fenômeno do fenômeno do redshiftredshift..

Inicialmente o redshift foi atribuído ao efeito Doppler, esperado para Inicialmente o redshift foi atribuído ao efeito Doppler, esperado para um corpo em movimento. Atualmente sabe-se que a origem deste um corpo em movimento. Atualmente sabe-se que a origem deste efeito se deve a que o efeito se deve a que o Universo está se expandindoUniverso está se expandindo, e as galáxias , e as galáxias estão se afastando de nós. Em conseqüência, as linhas espectrais estão se afastando de nós. Em conseqüência, as linhas espectrais estão deslocadas para o vermelho, dando origem ao fenômeno do estão deslocadas para o vermelho, dando origem ao fenômeno do redshift cosmológicoredshift cosmológico. .

Quanto mais Quanto mais distantedistante se se encontra a galáxia tanto maior é encontra a galáxia tanto maior é a sua a sua velocidade de recessãovelocidade de recessão. . Este fato, constatado por Edwin Este fato, constatado por Edwin Hubble nos anos de 1920, se Hubble nos anos de 1920, se constitui na constitui na lei de Hubblelei de Hubble..

A lei de Hubble indica que todo o nosso Universo se A lei de Hubble indica que todo o nosso Universo se originou a partir de uma grande expansão inicial, o originou a partir de uma grande expansão inicial, o Big-Big-BangBang, ocorrida a cerca de , ocorrida a cerca de 10 bilhões de anos10 bilhões de anos atrás. atrás.

A teoria do Big-Bang é o A teoria do Big-Bang é o paradigma da cosmologia paradigma da cosmologia atual. Nesta concepção o atual. Nesta concepção o espaço, tempo, energia e espaço, tempo, energia e matéria se originaram neste matéria se originaram neste evento inicial. O ponto central evento inicial. O ponto central da Cosmologia consiste em da Cosmologia consiste em testar e entendertestar e entender, utilizando as , utilizando as teorias físicas existentesteorias físicas existentes, , como as propriedades do como as propriedades do Universo observado se Universo observado se desenvolveram.desenvolveram.

Como surgiram as galáxias?Como surgiram as galáxias?

Como surgiram os elementos Como surgiram os elementos químicos?químicos?

O Universo vai se expandir O Universo vai se expandir para sempre?para sempre?

Quais são os principais Quais são os principais constituintes do Universo?constituintes do Universo?

Qual o papel da radiação no Qual o papel da radiação no processo de expansão?processo de expansão?

Qual a natureza da matéria Qual a natureza da matéria escura?escura?

Qual a natureza da energia Qual a natureza da energia escura?escura?

Segundo a Segundo a teoria da teoria da relatividade geralrelatividade geral, proposta , proposta por Albert Einstein, a por Albert Einstein, a gravitação afeta as gravitação afeta as propriedades do espaço. propriedades do espaço. Este efeito pode ser Este efeito pode ser facilmente observado no facilmente observado no caso do Sol e é fundamental caso do Sol e é fundamental para entender a expansão para entender a expansão cosmológica.cosmológica.

Pela teoria da relatividade geral existem três Pela teoria da relatividade geral existem três possíveis modelos para explicar o Universo: possíveis modelos para explicar o Universo:

1. fechado ou de curvatura positiva1. fechado ou de curvatura positiva

2. plano ou de curvatura nula2. plano ou de curvatura nula

3. aberto ou de curvatura negativa3. aberto ou de curvatura negativa

A velocidade de escape na superfície A velocidade de escape na superfície da Terra é igual a 11,9 km/s.da Terra é igual a 11,9 km/s.

Superfície da terra

V<Vesc V=Vesc V>Vesc

V∞= 0 V∞> 0

Se a atual taxa de expansão do Universo for insuficiente para Se a atual taxa de expansão do Universo for insuficiente para compensar a atração gravitacional o Universo deve, no futuro, compensar a atração gravitacional o Universo deve, no futuro, sofrer um colapso (modelo fechado).sofrer um colapso (modelo fechado).

Caso a velocidade de Caso a velocidade de expansão atual seja muito expansão atual seja muito elevada o Universo se expande elevada o Universo se expande para sempre e a velocidade para sempre e a velocidade final de expansão é diferente final de expansão é diferente de zero (modelo aberto).de zero (modelo aberto).

No caso plano o Universo se No caso plano o Universo se expande para sempre mas a expande para sempre mas a velocidade final de expansão é velocidade final de expansão é nula.nula.

Segundo a Segundo a teoria da teoria da relatividade geralrelatividade geral as galáxias as galáxias se afastam uma das outras se afastam uma das outras porque o porque o espaço está espaço está sofrendo uma expansãosofrendo uma expansão. . Esta expansão força as Esta expansão força as galáxias a acompanharem galáxias a acompanharem este movimento criando este movimento criando assim o fenômeno de assim o fenômeno de expansão que observamos expansão que observamos na na lei de Hubblelei de Hubble..