O Lado Escuro do Universo

Thaisa Storchi Bergmann

Departamento de Astronomia, Instituto de

Fsica, UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil

Em 400 anos

Telescpio de Galileu (lente 4cm)

Telescpio Espacial Hubble (2.4m)

Telescpio Gemini (8m)

O Contedo do Universo

O Universo que conhecemos: planetas, estrelas, galxias

Tamanhos no Universo

Nosso endereo no Universo

O Universo que no conhecemos: A matria escura

O Universo que no conhecemos: A energia escura

O Passado e o Futuro do Universo

O que descobrimos em 400 anos?

Contedo do Universo

No conhecemos natureza da matria e energia escuras, ou seja, de 96% do Universo!

Elementos pesados

0,03%

Neutrinos

0,3%

Estrelas

0,5%

Hidrognio

e Hlio

livres

3.2%

Matria

escura

26%

Energia

escura

70%

O Universo que conhecemos: o Sistema Solar

Planetas extra-solares: j foram descobertos mais de 300

O Universo que

conhecemos: as

estrelas

Existem cerca de 100

bilhes de estrelas na

nossa galxia

Existem cerca de 100

bilhes de galxias no

Universo

Existem 1022 estrelas

no Universo

O Universo que conhecemos: as nebulosas

Berrio de estrelasNebulosa Planetria:

fim da vida de uma

estrela como o Sol

Exploso de supernova:

fim da vida de uma estrela

massiva -> formao de

estrelas de neutrons e

buracos negros

O Universo que conhecemos: as galxias

Galxias so formadas por bilhes de estrelas e por nuvens de gs e poeira.

Maioria tem buraco negro supermassivo no seu centro

Rdio-galxia Centauro A:

um buraco negro

supermassivo em ao -

jatos

O Universo que conhecemos: os aglomerados de galxias

Aglomerados de galxias contm milhares de galxias, mas maior quantidade de

massa visvel est na forma de gs quente que emite em raios-X (satlite Chandra)

O Universo que conhecemos: as galxias mais distantes

O Campo ultra-profundo do Hubble (Telescpio Espacial): o telescpio

ficou vrios dias apontando para uma regio vazia do cu imagens

de galxias na infncia do Universo quando tinha menos de 10% da

sua idade.

As distncias astronmicas

Ano-Luz (a.l. distncia que a luz viaja em um ano):

300.000 km/s x 365,25 dias/ano x 24 horas/dia x

3600s/hora = 9,5x1012km= 9,5 trilhes de km

A Terra est a 8 minutos-luz do Sol

Pluto est a 5 horas-luz do Sol

A estrela mais prxima est a 4 anos-luz do Sol

Dimetro da Via Lctea de 100 000 anos-luz

Andrmeda est a 3 000 000 de anos-luz

Aglomerados de galxias distantes: bilhes de anos-luz

Galxias mais distantes: 10 bilhes de anos-luz

Nosso endereo no Universo:

Viagem at o Aglomerado de Virgem

O Aglomerado de Virgem: 60 milhes de anos-luz: maior concentrao de massa do Universo Local.

2000 galxias; centro do superaglomerado local que contm o Grupo Local que est sendo atrado por ele. No seu centro: galxia ativa M87, uma gigante elptica.

Matria Escura: evidncia observacional (1) movimento

de rotao das estrelas nas galxias

Estrelas nas bordas externas das galxias tm velocidades orbitais maiores do que pode ser explicado pela massa interna da galxia: V2=GM/R (rotao Kepleriana). preciso mais massa!

Fonte: Cosmos, SAO

Matria Escura: onde se encontra

Halo de matria

escura, com massa 6

vezes maior do que a

da matria barinica (a

que conhecemos).

Matria

escura

Matria

barinica

Matria Escura: evidncia observacional (2) movimento

das galxias em aglomerados

Ex.: Aglomerado de Coma. Velocidade orbital das galxias maior do

que a esperada se a massa fosse s devido s galxias observadas +

gs -> necessrio 6 vezes mais matria, que no visvel

Matria Escura: evidncia observacional (3) lentes

gravitacionais

Massa do aglomerado distorce e amplifica imagens de galxias mais

distantes (arcos nas imagens). Geometria dos arcos permite calcular

massa do aglomerado, que resulta 6 vezes maior do que a massa visvel.

Exemplos de

Lentes

gravitacionais

Fonte: The internet Encyclopedia of Science

Matria Escura: natureza

Bullet cluster: coliso de dois aglomerados de galxias Luz vermelha: gs (que emite raios-X)

Luz azul: distribuio de matria escura obtida pelo mtodo de lentes gravitacionais.

Enquanto o gs (matria barinica) se retarda pela interao, a matria escura no interage

sugerindo natureza diferente da matria barinica (WIMPS?)

Expanso do Universo: grande revoluo na fsica e

astronomia, Universo no esttico e imutvel

Lei de Hubble: Velocidade das galxias

proporcional sua distncia Interpretao: Universo est

em expanso -> teoria do

Big Bang

NAO FOI EXPLOSO

FOI EXPANSO

At 1998 acreditvamos que a expanso estivesse

se desacelerando..

Analogia: objeto lanado desde a superfcie da Terra: se desacelera

devido atrao gravitacional da Terra

Expanso deveria se desacelerar pela atrao gravitacional da massa

do Universo.

Destino do Universo dependeria da quantidade de massa: se muito

grande -> recolapso; se muito pequena -> expanso para sempre, mas

sempre desacelerada

Mas...

Em 1998, uma nova revoluo: supernovas distante mais dbeis do que

esperado pela sua distncia acelerao da expanso do Universo

Expanso acelerada: preciso uma energia que aja contra

a gravidade para acelerar a expanso: a Energia Escura

Natureza da energia escura ainda no conhecida. Proposta: energia do vcuo;

medida que o Universo expande, vai aumentando sua contribuio.

Evoluo do Universo a partir dos dados do WMAP

Alm das supernovas, radiao csmica de fundo tambm indica a

presena de energia escura

O Cabo de Guerra entre a matria (escura+barinica) e a

energia escura

O Futuro do Universo depende dos seus componentes

Observaes atuais :

matria barinica

mais escura: m=0.3

energia escura

V=0.7

expanso cada

vez mais rpida

Possveis futuros para o Universo:

Mais observaes sendo propostas para mapear a evoluo da

contribuio da energia escura na expanso do Universo

Atividades do Ano Internacional da Astronomia

Observaes noturnas no ptio da Usina do Gasmetro 28-29 de

Maro, 18:30 hs. Luzes de monumentos apagadas.

100 horas de astronomia: 2-5 de Abril (semana de Porto Alegre):

observaes na Usina Gasmetro e Planetrio/UFRGS

Exposio no Museu da UFRGS: Julho 2009

Observaes no Observatrio Central da UFRGS: 3as. e 5as.

noite, agendar no telefone: 3308 3352

Reunio da Unio Astronmica Internacional no Rio de Janeiro:

3-14 de Agosto

Endereo eletrnico RS:

http://www.ufpel.edu.br/aia2009/index.html