Astronomia e Astronomia e AstrofísicaAstrofísica

E.E. “Profª Alcina Moraes Salles”E.E. “Profª Alcina Moraes Salles”Professores:Professores:

Bruno Lima EmidioBruno Lima EmidioLedaLeda

O que é Astronomia?O que é Astronomia?

Astronomia é a ciência que estuda os astros. Nesta categoria de astros, se enquadram, desde cometas, satélites (luas), planetas, até estrelas, galáxias, e o próprio universo.

É uma ciência importante pois nos ajuda a compreender como nosso universo está organizado, e apresenta pistas da formação do nosso próprio planeta.

Questões como “Como a água chegou ao nosso planeta?”, “Como a vida surgiu?”, “Como viajar por outros planetas”, “Há vidas em outros lugares”, a astronomia pode ajudar a resolvê-las.

O que é Astrofísica?O que é Astrofísica?

É a ciência responsável pelos estudos de física, química, biologia no ramo espacial. É através desta ciência que podemos simular como estrelas, planetas, galáxias, buracos negros e outros objetos estelares se comportam.

Através deste ramo podemos entender a composição de partículas elementares (bósons, átomos, prótons, neutrinos, nêutrons, elétrons, quarks, e etc.). Seus estudos levaram a descobertas incríveis nos últimos anos.

Dentre as descobertas, as estrelas-binárias, novos planetas, bósons, buracos negros, entre outros fenômenos.

Origem do UniversoOrigem do Universo

O Universo é o conjunto de todo o espaço conhecido e desconhecido, que reúnem os todos os objetos espaciais. O universo foi gerado a cerca de 14 bilhões de anos, em uma explosão denominada como “Big-Bang”.

Esta explosão decorre da concentração de toda a massa do universo em um único ponto, quente e denso, que levou ao ponto que toda ela explodiu e se propagou em alta velocidade, lançando partículas elementares, que mais tarde por força da gravidade, juntou-as formando as galáxias, as nebulosas, planetas, estrelas, e outros astros.

Big Bang: InícioBig Bang: Início

Universo: Objetos AstronômicosUniverso: Objetos Astronômicos

No universo, existe uma série de objetos astronômicos de várias ordens de grandeza, vejamos alguns deles:

- Asteróides: Em geral, menores que 1 Km.- Planeta-Anão: Planetoides pequenos, com diâmetros menores

que 2500 km, e que não tenham suas órbitas influenciadas por outros corpos. - Planeta: Corpos celestes, que orbitam em torno de uma estrela, com gravidade suficiente para superar as forças gravitacionais de outro corpo. Suas órbitas, não se interceptam a de outros planetas. Os seus tamanhos e massas são variáveis, podendo ser maiores inclusive do que algumas estrelas.

- Estrelas: Astros capazes de emitir luz, com grande força gravitacional, capaz de prender outros astros a sua volta, inclusive outras estrelas. As estrelas, podem ser divididas conforme sua massa, veja no próximo slide.

Estrelas: DivisãoEstrelas: Divisão

Evolução das EstrelasEvolução das Estrelas

Estrelas de Pequena Estrelas de Pequena MassaMassa

As estrelas de pequeno porte (0,08 – 0,45Msol), são estrelas que queimam muito lentamente seu combustível, onde fusionam H (Hidrogênio), e transformando em He (Hélio). Quando o núcleo é transformado em He, ele precipita as camadas externas para o núcleo, pela pressão gravitacional, cresce formando uma Gigante Vermelha, que logo depois colapsa, transformando-se em uma Anã Branca, com núcleo de He.

Para sair da sequência principal, uma estrela dessa ordem demoraria cerca de 3 trilhões de anos.

Estrelas de Massa Estrelas de Massa IntermediáriaIntermediária

São estrelas que tem massas que variam de 0,45 à 8Msol, que queimam o seu combustível mais rapidamente, onde fusionam H em He em seu núcleo, se transformando uma Gigante Vermelha, e saindo da Sequência Principal. Depois fusionam He em C (Carbono), e posteriormente em O (Oxigênio), e se transformam em uma Super Gigante Vermelha.

Quando fazem esta fusão (C e O), as camadas externas se precipitam, fazendo o núcleo colapsar, formando uma nebulosa planetária, despejando o gás, se tornando uma Anã Branca de núcleo de C, ou O.

Este é o fim esperado de estrelas da ordem do Sol. Ao final da vida de uma Anã Branca, quando consumir todo seu combustível (em cerca de 10 bilhões de anos), se tornaria uma Anã Negra, uma estrela quase sem calor ou luz.

Ciclo de Vida do SolCiclo de Vida do Sol

Como Funcionam as Como Funcionam as EstrelasEstrelas

Saída da Sequência Saída da Sequência PrincipalPrincipal

Como funciona uma Como funciona uma Gigante VermelhaGigante Vermelha

Estrelas de Grande Estrelas de Grande MassaMassa

Estas estrelas iniciam sua vida com massa entre 8 e 25Msol, e seguem a mesma sequência das demais estrelas, queimando seu combustível em velocidades maiores que as demais estrelas de massa menor.

Quando chegam ao ponto Super Gigante Vermelha, continuam a fazer a fusão de C em O, de O em Na (Sódio), de Na em Mg (Magnésio), Mg em Si (Silício), e Si em S (Enxofre), e S em Fe (Ferro). Quando chegamos a fusão do Fe, todas as camadas se precipitam ao centro, e são refletidas em calor e velocidades maiores as camadas externas gerando fortes correntes de ventos que colapsam, formando a supernova, que expulsam os gases, enquanto o centro de Fe gera um centro de gravidade tão forte, que se transforma numa Estrela de Nêutrons, que transforma os prótons em nêutrons.

Simulação da Supernova Simulação da Supernova do Caranguejodo Caranguejo

Supernova Maciça e a Supernova Maciça e a Expulsão de GasesExpulsão de Gases

Supernova e a Estrela de Supernova e a Estrela de NêutronsNêutrons

Estrelas de Altas Massas Estrelas de Altas Massas

São estrelas com Massas Solares acima de 25Msol, estas estrelas queimam H em He, mas não há como observar as outras queimas, já que a pressão gravitacional é tão grande que não costumam durar muito tempo, no máximo 1 milhão de anos. Quando terminam esta fusão se transformam em uma estrela de Wolf-Rayet, que logo forma um núcleo de Fe, que se transforma em uma supernova, da mesma forma que em Estrelas de Grande Massa, mas ao invés de formar uma Estrela de Nêutrons, a pressão gravitacional faz a estrela se transformar em um Buraco Negro.

Buraco Negro e a Buraco Negro e a Atração de MatériaAtração de Matéria

Sistema Solar: FormaçãoSistema Solar: Formação

O sistema solar se formou a cerca de 4,5 bilhões de anos, com o colapso da nuvem molecular que formou o Sol. Todos os planetas e objetos astronômicos foram achatados pela força gravitacional deste colapso, formando nosso sistema.

Desde então, o sistema evoluiu, principalmente, após a colisão de alguns objetos astronômicos de fora, com os que aqui se encontravam, formando luas, planetas, e asteroides. Partes de asteroides do próprio sistema solar precipitaram sobre a Terra, Marte, Lua, Vênus, trazendo gelo, água, e metais diversos.

Nosso sistema ainda continua em formação, devido a força gravitacional exercida por planetas e do próprio Sol. Erupções vulcânicas, ejeções de massa solar, gravidade planetária, colisões com asteroides, e outros são responsáveis por moldar relevos, atmosfera, entre outros.

Sistema Solar: Sistema Solar: OrganizaçãoOrganização

Sistema Solar - PlanetasSistema Solar - Planetas

SolSol

Diâmetro (Km):695.000 Massa (Kg): 1,989x1030

Temperatura: 6000° CComposição Química:H – 92,1%He – 7,8%O – 0,061%C – 0,030%

MercúrioMercúrio

Diâmetro (Km):2439,7Massa (Kg): 3,303x1023

Temperatura: 179° CComposição Química:Na – 42%He – 42%O – 15%Outros – 1%

VênusVênus

Diâmetro (Km):12439,7Massa (Kg): 4.869x1024

Temperatura: 482° CComposição Química:CO² – 96%N – 3%Outros – 1%

TerraTerra

Diâmetro (Km):6.378,14Massa (Kg): 5,976x1024

Temperatura: 15° CComposição Química:N – 77%O – 21%Outros – 2%

MarteMarte

Diâmetro (Km):3.397,2Massa (Kg): 6.421x1023

Temperatura: -63° CComposição Química:CO² – 95,32%N² – 2,7%Ar – 1,6%O – 0,13%Outros – 0,25%

Cinturão de AsteroidesCinturão de AsteroidesEste cinturão de asteroides é

composto por diversos asteroides, e um Planeta-Anão (Ceres).

Existem outros corpos celestes, como Mathilde(foto acima), Pallas, Vesta, e Higia.

Estes corpos são resultantes da nebulosa primitiva, que levou a formação dos planetas e do próprio Sol.

JúpiterJúpiter

Diâmetro (Km):71.492Massa (Kg): 1.900x1027

Temperatura: -121° CComposição Química:H – 90%He – 10%

SaturnoSaturno

Diâmetro (Km):60.268 Massa (Kg): 5.688x1026

Temperatura: -125-° CComposição Química:H – 97%He – 3%

UranoUrano

Diâmetro (Km):25.559 Massa (Kg): 8.686x1025

Temperatura: -193-° CComposição Química:H – 83%He – 15%CH⁴ - 2%

NetunoNetuno

Diâmetro (Km):24.746 Massa (Kg): 1.024x1026

Temperatura: -153-° CComposição Química:H – 83%He – 15%CH⁴ - 2%

Cinturão de KuiperCinturão de Kuiper

Assim como o Cinturão de Asteroides que fica entre Marte e Júpiter, foi formado pela mesma Nebulosa primitiva.

Grande parte dos objetos, situados neste cinturão, são pequenos asteroides, contudo, nos últimos anos foram descobertos uma série de planetas anões, entre eles: Sedna, Plutão, Makemake, Eris, e outras.

Objetos TransnetunianosObjetos Transnetunianos

São toda a classe de objetos, que orbitam o Sol entre 30.000 UA a 100.000 UA (1UA = Distância entre a Terra e o Sol – 150.000.000 Km).

Nesta região se encontram os planetas-anões, descritos na imagem ao lado.

Plutão/CarontePlutão/CarontePlutão:Plutão:Diâmetro (Km):1.160 Massa (Kg): 1.29x1022

Temperatura: -240 -° CComposição Química:N – ?CH⁴ - ?

Caronte:Caronte:Diâmetro (Km):635 Massa (Kg): 1.77x1021

Temperatura: -220 -° CComposição Química:N – ?CH⁴ - ?

SednaSedna

Diâmetro (Km): 995 Massa (Kg): 1x1021

Temperatura: -240 -° CComposição Química:?

ÉrisÉris

Diâmetro (Km): ? Massa (Kg): ?Temperatura: ?Composição Química:?

Austronáutica - Austronáutica - ExercíciosExercícios

Como Calcular o diâmetro de objetos distantes da terra?Ө= L÷R

Ө= Tamanho Angular entre os polos do objeto avistado.L= Diâmetro do Objeto (em Km)R= Distância da Terra ao Objeto Observado (em Km)

Ex: SolӨ= 695.000(L)÷150.000.000 = 0,46Ө=0,0046 radianos – (0,0046*180°)/π = 0,26 grau

Austronáutica - Austronáutica - ExercíciosExercícios

O Sol nasce todos os dias na mesma posição?R: Não! Conforme a época do ano ele nasce em posições diferentes, acompanhe!