COSMOLOGIA FÍSICA

AULA 28.04
Cosmologia Física
Aula com o prof.Clóvis
PLANO DA AULA
1- Universo - dimensões astronômicas
2- Idéias e questões básicas
3- Modelo Padrão
4- Problemas

1) Existem aproximadamente 10 bilhões de sóis em uma galáxia. Cosmologia é o estudo do universo como um todo. Bem catalogadas, temos mais de 2 milhões de galáxias.
Cosmic Journey: aip.org
História da cosmologia de todos os povos

2) A ciência entra na experimentação.
IDÉIAS BÁSICAS:
- Existe uma interação dominante - gravitação (Universal?)
- Homogeneidade do Universo como um todo: não tem um lugar privilegiado do Universo, se vê o mesmo universo de qualquer lugar.
- Isotropia (vs. Antropocentrismo): capacidade de não ter uma direção específica. De qualquer ângulo se vê o mesmo universo. O antropocentrismo é acreditar que estamos num lugar privilegiado do Universo.
- Causalidade: para se ter um efeito é necessário haver uma causa. Hipótese que diz que o efeito está ligado a uma causa, e que, para se ter esta, se necessita um agente causador.
QUESTÕES BÁSICAS:
Quando surgiu o Universo Observável?
Qual a composição do Universo?
Como surgiram as estruturas observadas?
Como as estruturas evoluem?
Como evoluirá o Universo em larga escala?

TÉCNICAS BÁSICAS
1) IMAGIAMENTO: tirar fotos
2) ESPECTROSCOPIA: por uma caixa de gás passa um feixe de luz que é decomposto por um prisma e forma certas linhas porque os átomos emitem frequências muito específicas. Assim, diferentes átomos estão em diferentes linhas. O efeito doppler funciona com a luz também. Se a caixa de gás estiver se aproximando a linha se desloca para o menor comprimento de onda (se desloca para o azul). Assim, se consegue medir a velocidade com que um objeto está se aproximando ou se afastando.


EVIDÊNCIAS EXPERIMENTAIS:
1) Expansão Cósmica: Hubble (1917) começou a fazer a espectroscopia das galáxias e descobriu a velocidade e a distância aproximada. Ele viu que nenhuma galáxia estava se aproximando da nossa e, que, quanto mais distante, mais rápido elas se afastavam. A conclusão é que o Universo se expande. Se pensarmos que é a nossa galáxia que afasta as outras, violaremos uma das idéias básicas da cosmologia.
2) Radiação Cósmica de Fundo: se descobriu que Hubble não tinha a precisão suficiente para fazer observações exatas, então tinham algumas falhas no seu estudo. Depois da 2 guerra se descobriu que, através da radiação cósmica de fundo, é possível medir a temperatura do Universo. O curioso é que a temperatura é a mesma em diferentes espaços do universo. O erro de precisão é de um em um milhão (1ppm), extremamente pequeno. Porém, se o universo está se distanciando, como a temperatura poderia ser a mesma em direções diferentes? Uma das Teorias que expicla isso é a do Big Bang. O Universo era muito menor antes e a temperatura era mais alta e homogênea, com a sua expansão, essa temperatura foi decaindo, só que um resquício de temperatura de fundo permaneceu. Como existiam pequenas flutuações de temperatura, deformações de massa formaram as galáxias, estrelas...
Cosmic Macrowave Background: CMB
Quando se fala em homogêneo, o sentido é médio, existem significativas diferenças, tanto que há espaços com e sem galáxias.
3) Síntese de Elementos: elementos leves que só são formados em temperaturas extremamente altas. Supõe a veracidade do Big Bang.
"Nós somos poeira de estrela": todos os elementos que nos constituem (átomos) são formados dentro de estrelas.
4) Matéria Escura: nome que representa nossa ignorância. Quando não se tem luz para medir. Coloca em dúvida a Lei de Newton. Mede a velocidade de rotação em relação ao centro da galáxia.

Supernovas: Experiências de 1999, 2000. Existem estrelas que implodem ou explodem, essas explosões são muito grandes e as são chamados de supernovas. Há um padrão muito conhecido. Esses fenômenos são muito energéticos, então, nos permitem medir as distâncias. Na gravitação não há repulsão, a força é só atrativa, logo, a tendência seria que o universo se expandisse cada vez mais lentamente, o que não ocorre, pois, a velocidade de expansão é cada vez maior. Os cientistas dizem que o que causa esse fenômeno é a energia escura.