O Universojorge/aga205/aga205_universo_2012...com o WMAP 24 •Idade do universo: 13,7 ± 0,2...
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O Universo Origem e evolução
Prof. Jorge Meléndez Departamento de Astronomia, IAG/USP AGA 0205 – Elementos de Astronomia 2012-B
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As galáxias estão
se separando
umas das outras
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Expansão do Universo: as galáxias estão se sepando umas das outras
Em 1929 , Edwin
Hubble mostrou
que o Universo está
em expansão
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Expansão do Universo
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O Big Bang marcou o inicio
da expansão e resfriamento
do Universo
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Resfriamento do universo
devido à expansão
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Fases da
água
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Evolução de nosso universo Planck era < 10-43 s
Big Bang
tem
po
13,7 billion years
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Evolução de nosso universo GUT era: 10-43 - 10-35 s
Big Bang
tem
po
13,7 billion years
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10
GUT era: 10-43 - 10-35 s Grand Unified Theory
Forç
a e
lect
rom
agn
étic
a
Forç
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ucl
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Evolução de nosso universo Electroweak era: 10-35 - 10-10 s
Big Bang
tem
po
13,7 billion years
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12
Era electrodébil: 10-35 - 10-10 s
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Evolução de nosso universo Era das partículas: 10-10 0,001 s
Big Bang
tem
po
13,7 billion years
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14
Férmions Bósons
Qu
arks
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Formação de prótons e nêutrons a partir de quarks
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Evolução de nosso universo Primeiros 3 minutos: H, He, Li
Big Bang
tem
po
13,7 billion years
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Formação de
elementos nos 3
minutos após o Big
Bang
17
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18
Spite & Spite (1982)
Lítio primordial em estrelas pobres em metais !
Wavelength (A)
Re
lati
ve F
lux
Asplund & Melendez (2008). Estrela com [Fe/H] = -3 (mil vezes menos metais que no Sol)
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Evolução de nosso universo Era dos núcleons: 3 min – 300 mil anos
Big Bang
tem
po
13,7 billion years
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Fótons não podiam viajar livremente na era das núcleons
20
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Radiação cósmica de fundo (~ 300 mil anos após o Big Bang)
21
In 1965 Arno Penzias and Robert Wilson, two physicists working at Bell Laboratories in New Jersey, were calibrating a sensitive microwave antenna designed for satellite communications. Much to their chagrin, they kept finding unexpected “noise” in every measurement they made with the antenna. The noise was the same no matter where they pointed their antenna, indicating that it came from all directions in the sky and ruling out the possibility that it came from any particular astronomical object or from any place on Earth.
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Radiação cósmica de fundo (~ 300 mil anos após o Big Bang)
corpo negro a 2,7 K
22
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Pequeníssimas diferenças de temperatura na radiação cósmica de fundo
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Cosmologia com o WMAP
24
•Idade do universo: 13,7 ± 0,2 bilhões de anos. •O universo é composto por cerca de 4% de matéria ordinária, 23% de matéria escura e de cerca de 73% de energia escura. •A Constante de Hubble é (71 ± 4) km/s/Mpc
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Evolução de nosso universo Era dos átomos: 300 mil anos – 1 bilhão anos
Big Bang
tem
po
13,7 billion years
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Evolução de nosso universo Era dos galáxias: 1 bilhão anos - presente
Big Bang
tem
po
13,7 billion years
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Devido à expansão do universo as galáxias estão se afastando entre elas (sem um centro de expansão)
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Redshift (desvio para o vermelho): as galáxias estão se afastando
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v = H0 d
A velocidade
v de afastamento entre as galáxias é maior quanto maior a
distância d entre elas
29
Lei de Hubble:
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v = H0 d
30
Lei de Hubble:
Exemplo: Estimar a distância a uma galáxia com velocidade v = 22,000 km/s.
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v = H0 d
31
Qual a idade do universo?
v = distância / tempo
tempo = d/v = 1/H0
Idade do universo: 1/H0
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Qual o futuro do Universo?
32
Big Crunch (densidade >
densidade crítica)
Expansão (= densidade
crítica)
Expansão (densidade <
densidade crítica)
Expansão acelerada (energia escura)
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Futuro do Universo: expansão acelerada
33
Dis
tân
cia
entr
e ga
láxi
as
Tempo (bilhões de anos)
SN tipo Ia
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Composição do universo • 22% matéria escura
• 4% matéria “normal”
• 74% energia escura
34
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Dark energy: Nobel Prize in Physics 2011
35
Brian P. Schmidt, Mount Stromlo Observatory,
Austrália
Adam Riess Saul Perlmutter
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From my office (Mount Stromlo, Canberra)
36
2006 © Jorge
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Austrália
37 Próximo do observatório
Próximo de Canberra
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Austrália
38 2006 © Jorge
Tasmania
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Caltech Nobel Prizes
• 31 recipients, 32 Nobel prizes
• Very small institution <<< USP
• 294 professorial faculty, 978 undergrad, 1253 grad
• 1 in every 1500 people gets a Nobel prize at Caltech (needs to be checked)
• ASTRONOMY: 26 faculty + 5 emeritus
• Operates the Palomar observatory (5m telescope, the largest in the world for several decades)
• Keck observatory, largest telescopes (2 x 10m)
• Access to few months/year at 2 x 10m telescopes
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Keck observatory (2 x 10m) in Hawaii
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Hawaii, voltando de observar …
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USP : ZERO Nobel prizes Brazil: ZERO Nobel prizes
• Huge institution
• 5 732 faculty, 56 998 undergrad, 25 591 graduate
• <<< 1/106 people gets a Nobel prize at USP
• Largest astronomy department in Brazil
• ASTRONOMY: 33 faculty + 2 retired with contract
• Operates the Valinhos observatory ( ~ 20-30 cm)
• Access to a few nights/year with Gemini (8m) – in competition with all Brazilian community