AULA 1 ESCALAS DE DISTÂNCIA e de tamanho NO UNIVERSO.

Apresentação em tema: "AULA 1 ESCALAS DE DISTÂNCIA e de tamanho NO UNIVERSO."— Transcrição da apresentação:

1

2 AULA 1 ESCALAS DE DISTÂNCIA e de tamanho NO UNIVERSO

3 O universo observável contém tantas estrelas quanto grãos de areia somando todas as praias da Terra. CONSTELAÇÃO DE Orion 100 trilhões de km (10 12 km) Estrelas são os componentes mais básicos do universo.

4 Nebulosa: formação de estrelas Betelgeuse gigante vermelha (velha e massiva) estrelas + jovens e + quentes do que o sol

5 Imagens no infravermelho mostram: nós mais densos de poeira e de gás que eventualmente podem vir a formar complexos estelares, protoestrelas e estrelas jovens, formação de sistemas planetários. Spitzer space telescope + Stratosferic telescope (SOFIA)

6 NOSSO LUGAR NO ESPAÇO não ocupamos nenhum lugar privilegiado no universo Terra é um planeta rochoso comum, um dos 8 planetas que orbitam uma estrela comum chamada Sol, que se localiza perto da borda de um enorme conjunto de estrelas que se chama Via Láctea, que é uma entre bilhões de outras galáxias existentes no universo observável.

7 SOL ~ 100 vezes o diâmetro da Terra Bola de gás formada essencialmente por Hidrogênio e Hélio

8 Uma galáxia típica contém 1 trilhão de estrelas (10 12 ) 1000 x 10 15 km

9 AGLOMERADOS DE GALÁXIAS PODEM CONTER ALGUNS MILHARES DE GALÁXIAS

10 ASTRONOMIA OU ASTROFÍSICA ESTUDO DO UNIVERSO UNIVERSO ESPAÇO +TEMPO + ENERGIA + MATÉRIA

11 Distâncias em anos-luz 1 ano-luz: distância que a luz percorre em 1 ano ~ 10 trilhões de km Distâncias em parsecs (unidade mais usada cientificamente) 1 pc = 3,26 anos-luz Escalas são muito grandes! Dentro do sistema solar : Unidades Astronômicas 1 UA = 150 milhões de km

12 Distâncias no Sistema Solar Historicamente : Aristarco 270 AC Leis de Kepler (século XVII) Atualmente : Radar (vênus ~ 6 min) (velocidade da luz é uma constante c = 2,998x10 5 km/s)

13 Distância relativa Terra-Sol (por Aristarco) Lua em quarto crescente (ou quarto minguante) 90 o Ciclo lunar = 29,5 dias Fases minguante-crescente = 14,25 dias α = 86,95 o Logo: D(Terra-Sol) ~ 20×D(Terra-Lua) Correto: ~ 400×D(Terra-Lua) Cálculo α :

14 PARALAXE Quanto maior a distância do objeto- linha de base menor a paralaxe Aumento da precisão (paralaxe) Aumento da linha de base

15 LEMBRETE!! Unidades Paralaxe em graus, minutos e segundos de arco ( o ’ ” ) 1 o = 60´ 1´ = 60´´

16 PARALAXE GEOMÉTRICA distâncias até 1 hora-luz (~1.5x10 8 km) Maior linha de base na Terra = seu próprio diâmetro Distâncias dentro do sistema solar

17 Medida do terceiro ângulo por PARALAXE Geometria euclidiana ângulo paralático p

18 Distâncias na vizinhança do Sistema Solar

19 PARALAXE ESTELAR Estende-se a linha de base para o diâmetro da órbita da terra

20 PARALAXE ESTELAR definição : 1pc = distância sol-estrela se a paralaxe medida for de 1” 1pc ~ 3,09 ×10 13 Km ~ 2,06 ×10 5 UA ~ 3,26 anos-luz Se p  4º então tan p  p(rad) Se “p” está em rad  então as unidades da linha de base e distância serão as mesmas. 1 UA = 150 milhões de km

21 As dimensões do Sistema Solar As órbitas dos planetas: Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão 0 58 108 150 228 778 1427 2871 4497 5913 (distâncias em milhões de km) 0 0,39 0,72 1 1,52 5,2 9,5 19,2 30,1 39,4 (distâncias em Unidades Astronômicas)  1 Unidade Astronômica

22 Fronteira externa do Sistema Solar: Heliopausa, a cerca de 1 ano-luz do Sol 1 ano-luz = 204.000 U.A. = 9,45x10 12 km Distância = 2,99  10 5 km/s x 365 dias x 86.400 s/dia = 9,45x10 12 km em 1 ano (9,45 trilhões de km)

23 Diâmetro da Terra  Diâmetro da Terra ! ~ 12.400 km (12756 km) Satélite geodésico Eratóstenes e o diâmetro da Terra (~200 AC) No Egito, de Alexandria a Siena: diferença de 7 graus no ângulo do Sol ao meio-dia Distância Alexandria-Siena: 780 km TAMANHOS

24 MEDINDO O SOL E OS PLANETAS DISTÂNCIA AO SOL : leis de Kepler e Newton Distâncias reais : distância por radar de Vênus RAIO DO SOL E PLANETAS: diâmetro angular Ex. Diâmetro angular de Júpiter = 46.8 segundos de arco Diâmetro = 143.000 km

25 As dimensões dos planetas e do sol Sol Mercúrio Venus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão Sol Mercúrio Venus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão 695700 2440 6052 6371 3390 69911 58232 25362 24622 1187 695700 2440 6052 6371 3390 69911 58232 25362 24622 1187 (raio em km) (raio em km)

26 Estrelas Dimensões típicas: Anã (Sol) : raio de 700.000 km Gigante (Pollux) (10x  ) 7.000.000 km Supergigante (Betelgeuse): 441.000.000 km (630 x  ) Sol Mercúrio Venus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão 0 58 108 150 228 778 1427 2871 4497 5913 0 58 108 150 228 778 1427 2871 4497 5913 (distâncias em milhões de km) (distâncias em milhões de km) Até adiante de marte! Betelgeuse está a 430 anos-luz do sistema solar Determinação do tamanho: Luminosidade  raio 2  temperatura 4

27 1/2  11 x  4 x 

28 10xjúpiter

29

30 21 x 

31 630 x  700 x  5000 x 

32 A Via Láctea Distâncias típicas entre as estrelas: ~ anos-luz Estrelas mais próximas: Alfa Centauri: 4,36 anos-luz (1,34 pc) Próxima centauri : ~ 4,22 anos-luz (1,29 pc) Alfa Centauri A e B  Cen Próxima

33 A Via Láctea: nossa casa no Universo

34 M81: uma galáxia muito parecida com a nossa

35 As dimensões da Via Láctea Forma: Espiral, com disco, braços e bojo Diâmetro: 120.000 anos-luz Espessura do disco: 5000 anos-luz Número de estrelas: ~400 bilhões Massa : 6x10 11 massas solares Massa do sol ≡ 1 M  = 1.99x10 30 kg

36 Tipos de galáxias: elípticas espirais e irregulares elípticas gigantes: diâmetro de alguns milhões de anos-luz 1 trilhão de estrelas elípticas anãs: diâmetro de ~ 3.000 anos-luz com poucos milhões de estrelas Comparação: Nossa Galáxia: diâmetro ~ 120.000 anos-luz mais comuns

37 Os aglomerados de galáxias

38 O Grupo Local: Membros: cerca de dezenas de galáxias visíveis, sendo 2 grandes espirais, Via Láctea e Andrômeda (a 2,5 milhões de anos-luz de nós), as demais são anãs, irregulares e uma espiral menor (M33)

39

40 O aglomerado de Virgo: ~200 membros, 10 milhões de anos-luz AGLOMERADO DE VIRGEM

41 O aglomerado de Coma: ~5000 membros, 30 milhões de anos-luz

42 Os Superaglomerados Associações de aglomerados gravitacionalmente ligados Sem forma definida O superaglomerado local: 100 milhões de anos-luz de diâmetro 10 15 massas solares cerca de 2200 galáxias Hydra-Centaurus: ~ 150.000 galáxias Os aglomerados, unidos em superaglomerados, formam filamentos, com imensos espaços vazios entre eles. Isto define a estrutura do Universo em larga escala

43 Escala de 100  10 6 anos- luz O grupo local se movimenta com cerca de 220 km/s em direção ao centro do aglomerado de Virgo.

44 Escala de 10 9 anos-luz Super aglomerados vizinhos

45 Escala de 14  10 9 anos- luz O UNIVERSO VISÍVEL N o de superaglomerados = 10 milhões N o de grupos = 25 bilhões N o de galáxias grandes e luminosas = 350 bilhões N o de galáxias anãs = 7 trilhões N o de estrelas = 30 bilhões de trilhões (3x10 22 )

46

47

48 4.2 anos-luz 4.4 anos-luz Dezenas de trilhões de km 1,35 pc

49 21.15 anos-luz centenas de trilhões de km 6,5 pc

50 Centenas de quatrilhões de km 120,000 anos-luz 37,000 pc

51 2,300,000 anos-luz 4,200,000 anos-luz Dezenas de quintilhões de km

52 65,000,000 anos-luz Centenas de quintilhões de km

53 500,000,000 anos-luz Alguns sextilhões de km (10 21 km)

54 UNIDADES 1 angstron (Å) = 10 -10 m física atômica 1 nanometro (nm) = 10 -9 m espectroscopia 1 micron (  m) = 10 -6 m poeira interestelar 1 centímetro (cm) = 0.01 m uso freqüente 1 metro (m) = 100 cm em astronomia 1 quilômetro (km) = 1000 m = 10 5 cm Raio da Terra (R  ) = 6378 km astronomia planetária Raio solar (R  ) = 6.96  10 8 m sistema solar 1 unidade astronômica (UA) = 1.496  10 8 km 1 ano-luz (al) = 9.46  10 12 km = 63.200 UA astronomia galáctica 1 parsec (pc) = 3.09  10 13 km estrelas, aglomerados de estrelas = 3.26 anos-luz 1 quiloparsec (Kpc) = 1000 pc galáxias, aglomerados de galáxias 1 megaparsec (Mpc) =1000 kpc cosmologia

55 UNIDADES MASSA: 1 grama (g) uso bastante freqüente em 1 quilograma (kg) = 1000 g muitas áreas Massa da Terra (M  ) = 5.98  10 24 kg astronomia planetária Massa solar(M  ) = 1.99  10 30 kg unidades maiores de massa TEMPO: 1 segundo (s) uso bastante freqüente em astronomia 1 hora (h) = 3600 s escalas planetárias e estelares 1 dia (d) = 86400 s 1 ano (yr) = 3.16  10 7 s processos que ocorrem em escalas maiores que as estelares