Apresentação do CDA. Horário de funcionamento de sexta a domingo, das 20:00 às 22:00h e atendimento de escolas (classes) pelo telefone.

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1 Apresentação do CDA. Horário de funcionamento de sexta a domingo, das 20:00 às 22:00h e atendimento de escolas (classes) pelo telefone.

2 As Sessões Astronomia acontecem aos sábados sempre às 21:00h
As Sessões Astronomia acontecem aos sábados sempre às 21:00h. Os temas das palestras são variados.

3 Por que a noite é escura!? Por que a noite é escura!?
Tema da Sessão Astronomia do dia 15 de dezembro de 2007 ministrada pela monitora Mariana Padoan: Porque a noite é escura!? Por Mariana Padoan

4 Pra começar... ela pode parecer estranha...
Natureza da pergunta: ela pode parecer estranha... e a resposta bastante óbvia. Bom, em primeiro lugar eu quero esclarecer a natureza dessa pergunta, já que ela pode parecer bem estranha pra quem nunca ouviu falar dela. A primeira resposta que deve passar pela cabeça de vocês é que “a noite é escura porque o Sol se pôs”, certo? O que não deixa de ser verdade, mas...

5 O Sol se pôs, mas outros “sóis” brilham no céu.
Maiores... menores Grandes bolas de gás Importância do Sol: proximidade ... cada uma das estrelas que nós vemos à noite é um outro “Sol”, não exatamente igual ao nosso, mas podem sei tanto maiores quanto menores que ele. Mas o Sol acaba sendo a estrela mais importante pra gente por causa da sua proximidade com a Terra (a apenas 150 mi de Km de nós, enquanto a outra estrela mais próxima está a 4 anos-luz, ou seja, 250 milhões de vezes mais longe de nós que o Sol).

6 Sem atmosfera Com atmosfera
Uma coisa que eu acho importante comentar, é que os nossos dias só são claros porque a atmosfera que envolve o nosso planeta espalha a luz do Sol. Se não fosse pela atmosfera, o Sol seria só uma estrela bem grande no céu. Com atmosfera

7 Bom, voltando ao problema da noite, se a gente imaginar que o Universo é infinito e composto por infinitas estrelas, então a noite não deveria ser clara?

8 Thomas Digges Astrônomo inglês, grande divulgador científico
Charada antiga 1º registro – 1576 Apêndice no livro do pai Essa charada é muito antiga, e o primeiro registro que temos de alguém que tentou resolvê-la data de 1576, assinado por Thomas Digges (astrônomo inglês e grande divulgador da ciência). Nesse ano, Digges escreveu um apêndice no livro de seu pai (Leonard Digges - A Prognostication everlasting) no qual ele tenta responder à pergunta argumentando que o brilho das estrelas mais distantes é muito fraco pra gente ver daqui. Universo infinito Estrelas distantes – muito fracas

9 Thomas Digges Resposta parece boa, mas...
Nós “sabemos” como é o universo, mas ele não sabia Estrelas – tão brilhantes quanto o Sol Universo infinito O que acontece com a luz?

10 Johannes Kepler Astrônomo, matemático e astrólogo alemão
Contemporâneo do Digges Universo Infinito – Sol perde importância Paredão escuro – limites do Universo Ainda na mesma época, o Astrônomo, Matemático e Astrólogo alemão Johanes Kepler não gostou da argumentação do Digges, porque ela considerava o universo sendo infinito, e se isso fosse verdade o Sol seria apenas uma estrela qualquer. Para resolver esse problema, Kepler alegou que o universo não é infinito, e que a noite é escura porque atrás das estrelas que nós vemos existe um paredão escuro, que seria algo como o limite do universo.

11 Edmond Halley por Thomas Murray
Astrônomo, físico, geofísico, matemático e meteorologista inglês. Previu a volta do cometa 1721, mais de um século depois: conciliou infinito e noite escura Mais de um século depois, em 1721, o astrônomo, físico, geofísico, matemático e meteorologista Edmond Halley (o mesmo que calculou a periodicidade do Cometa nomeado em sua homenagem) tentou conciliar um universo supostamente infinito com a noite escura que nós observamos. Edmond Halley por Thomas Murray

12 Edmond Halley por Thomas Murray
Contas erradas – luz distante não contribui Apoiou Digges Mas as contas que ele fez sobre a luz das estrelas distantes estavam erradas, e assim Halley acabou apoiando a idéia do Digges de que a luz dessas estrelas era muito fraca para que nós possamos ver. Edmond Halley por Thomas Murray

13 Jean-Philipe Loys de Cheseaux
Astrônomo suíço 20 anos depois – apêndice em livro sobre cometa Reconhece a contribuição das estrelas distantes Cerca de 20 anos depois da publicação do Halley, o astrônomo suíço Jean-Philipe Loys de Cheseaux escreveu um apêndice em seu livro sobre um cometa de seis caudas, onde ele reconhece que a luz das estrelas distantes deve contribuir para a iluminação noturna como se vê no slide a seguir.

14 Perto – brilho individual maior;
Cascas esféricas: Perto – brilho individual maior; Longe – mais estrelas; Como resolver esse problema? Se a gente considerar um universo onde nós estamos no centro, e que podemos dividir esse universo em cascas esféricas (como em uma cebola), as cascas mais próximas do centro conterão as estrelas aparentemente mais brilhantes. mas as cascas mais externas conterão mais estrelas, compensando a diminuição do brilho individual. Universo opaco

15 Heinrich Wilhelm Olbers
Usou a mesma resposta 1823 – artigo discutindo o problema entre teoria e observação – leva seu nome Passou despercebido O médico e astrônomo alemão Heinrich Wilhelm Olbers usou a mesma resposta que Cheseaux para resolver tentar resolver o paradoxo, quando em 1823 escreveu um artigo todo só sobre o problema que havia entre a observação do céu e aquilo que se acreditava sobre o universo. Nesse artigo ele demonstra matematicamente o que foi explicado no slide anterior (sobre o brilho das estrelas distantes). Esse paradoxo é conhecido desde 1950 como “Paradoxo de Olbers” em sua homenagem.

16 Heinrich Wilhelm Olbers
Calculou a contribuição das estrelas distantes Estrelas se tornam visíveis como nossos átomos Andrômeda – 2,2 milhões de anos-luz

17 Os dois estavam errados
Depois de absorver muita luz, o material interestelar começaria a brilhar Lâmpada Muitos anos mais tarde se percebeu que um universo opaco não era a resposta para o paradoxo. Assim que absorvesse energia suficiente, a própria “matéria interestelar” começaria a brilhar, re-emitindo a luz das estrelas. Como analogia, pode-se usar uma lâmpada, que é feita de um material (metal) que não brilha normalmente, mas ao fazer passar uma corrente elétrica por ele, o metal esquenta e começa a emitir luz e calor.

18 Do Digges até o Olbers Passaram quase 300 anos sem uma resposta certa
Quem quebrou o ciclo é mais interessante que a resposta... ... porque não foi um astrônomo. Desde a primeira discussão registrada sobre o assunto até a época de Olbers se passaram quase 300 anos sem que uma resposta certa fosse colocada. Agora entrando no século XX, veremos que a primeira resposta certa para o Paradoxo de Olbers é menos interessante que o autor da mesma... que não era um astrônomo, e nem se quer um cientista.

19 Edgard Allan Poe Poeta norte-americano famoso por sua escrita sombria
Em 1848 – seu ensaio “Eureka” resolve a questão pela primeira vez A resposta foi dada pelo Poeta norte-americano Edgard Allan Poe, famoso por sua maneira sombria de escrever. Em 1848 (um ano antes de sua morte) Poe escreveu um ensaio chamado “Eureka”, no qual resolve a questão pela primeira vez.

20 Eureka “Se a sucessão de estrelas for interminável, então o plano de fundo do céu se apresentaria com uma luminosidade uniforme, (...) já que não haveria absolutamente nenhum ponto em todo esse plano em que não existisse uma estrela. Então, a única maneira de entender os espaços escuros (...) seria supor que a distância do plano de fundo invisível seja tão imensa que nenhum raio de luz pode chegar até nós ainda.” Em um trecho de “Eureka”, Poe diz o seguinte: “Se a sucessão de estrelas for interminável, então o plano de fundo do céu se apresentaria com uma luminosidade uniforme, (...) já que não haveria absolutamente nenhum ponto em todo esse plano em que não existisse uma estrela. Então, a única maneira de entender os espaços escuros (...) seria supor que a distância do plano de fundo invisível seja tão imensa que nenhum raio de luz pode chegar até nós ainda.” (nota: a tradução pode não estar muito boa, pois fui eu que fiz - Mariana)

21 Edgard Allan Poe Curiosidade: Poe declarou que depois de “Eureka” sua vida não fazia mais sentido, já que não poderia realizar nada melhor. Uma curiosidade sobre o poeta é que ele declarou que depois de ter escrito “Eureka”sua vida não fazia mais sentido, já que depois disso ele não poderia realizar nada melhor (ou mais nada...???) (nota: mais um problema de tradução – o que ele disse em inglês, pra quem entender foi : “(...) I can’t accomplish nothing more.”)

22 Johan Heinrich von Mädler
Poe cita o astrônomo alemão em “Eureka” Em 1861 (13 anos depois) ele publica uma resposta similar à de Poe Passou despercebido Ainda em “Eureka”, Poe cita o astrônomo alemão Johan Heinrich von Mädler, a quem devia seu interesse por astronomia, e quem publicou – mais tarde – uma resposta similar à de Poe para o problema da noite. Assim como Olbers e Poe, passou despercebido.

23 Implicações importantes da primeira resposta do Paradoxo:
Luz tem uma velocidade finita O universo não é infinitamente velho Distância máxima Daqui pra frente, algumas coisas passam a ser muito importantes para o aprimoramento não só da resposta do Paradoxo como para o entendimento mais esclarecido da questão – que fica mais abrangente. O que se tira da resposta de Poe é que a Luz tem uma velocidade finita e que só podemos ver os objetos astronômicos que estejam a uma certa distância de nós. Essa distância corresponde a nada mais, nada menos que a idade do universo. Se dividirmos a distância do objeto mais afastado que podemos ver pela velocidade da luz, teremos a idade do Universo, que é de 13,7 bilhões de anos (não sei até que ponto esse número está bem estabelecido).

24 Importante! O conhecimento que temos hoje sobre o Universo é muito diferente do que se pensava até 1925 Descoberta das galáxias Início da evolução estelar Não se sabia o tamanho do universo ou sua idade Plutão não havia sido descoberto É importante ressaltar que até perto da metade do século XX, o conhecimento que se tinha sobre o Universo era muito diferente do nosso. Não existia ainda o conceito de galáxia; acreditava-se que o Universo era a Via-Láctea (nossa galáxia) e só. Objetos como Andrômeda (nossa galáxia vizinha) eram considerados nebulosas. Também não existia muito conhecimento acerca do ciclo de vida das estrelas, até então consideradas eternas e imutáveis. Além do mais, Plutão ainda não seria descoberto até 1930.

25 Lord Kelvin Em 1901 publicou uma versão quantificada da resposta
Enxergar centenas de trilhões de anos-luz O universo deve ser mais jovem que isso Já no século XX, Lord Kelvin (Físico-matemático e engenheiro irlandês) publicou uma versão quantificada dessa resposta. Ele resolveu calcular quão velho deveria ser o Universo para que a noite fosse clara, e o resultado obtido revelou que ele deveria ter algumas centenas de trilhões de anos de idade. Sua resposta então foi que o Universo deveria ser muito mais jovem do que isso.

26 Lord Kelvin Tempo de viagem da luz é muito maior que a vida das estrelas Além disso, Kelvin especulou que o tempo de vida de uma estrela deveria ser muito menor do que o tempo que sua luz levaria para chegar até nós.

27 Poe, Mädler e Kelvin Perceberam que vemos o Universo como ele era, não como ele é. Observar que a luz tem uma velocidade finita foi crucial. A questão trás implicações importantes para a cosmologia – 1950 e a popularização do Paradoxo Poe, Mädler e Kelvin perceberam que quando olhamos para o céu, estamos olhando cada vez mais para o passado, conforme olhamos para mais longe. O fato de terem considerado a velocidade finita da luz foi crucial para que essa resposta fosse dada e aprimorada. Como já citei anteriormente, o estudo do Paradoxo trouxe muitas implicações para as teorias cosmológicas, principalmente a partir da década de 50, quando ela ficou mais popular

28 Universo Estacionário de Hermann Bondi
Bondi populariza a discussão – Paradoxo de Olbers Não satisfeito com o Big Bang O Universo poderia ser infinito e escuro - Expansão Em 1952 Hermann Bondi, um dos pais da teoria do Universo Estacionário (infinito no tempo e espaço) popularizou a discussão do Paradoxo de Olbers em seu livro “Cosmology”. Mas Bondi não estava satisfeito com a teoria do Big Bang (que deixava ainda muito espaço para críticas – formação dos elementos, idade da Terra x idade do Universo, etc) e resolveu retomar a idéia de infinito. Nesse caso, a noite seria escura pois o Universo está em expansão.

29 Expansão do Universo Efeito Doppler Ambulância
Luz é uma onda – perde energia Bom, pra explicar como a expansão do universo poderia deixar a noite escura, temos que falar do Efeito Doppler, que consiste no fato de o comprimento de uma onda (exemplificado na primeira imagem do slide) sofre deformações caso a fonte das ondas esteja em movimento.

30 Edward Harrison Descobriu a resposta do Poe
1964 – calculou a energia necessária para iluminar o universo É 10 trilhões de vezes mais do que existe

31 O céu não é escuro! Conclusão: Mas...
O universo não é infinitamente velho Ele está expandindo As estrelas não são eternas Falta energia O céu não é escuro! Mas...

32 O céu não é escuro! Arnold Penzias e Robert Wilson :
Radiação cósmica de fundo – resquícios do Big Bang Preenche todo o espaço

33 O céu não é escuro! Cores do gráfico – variação de temperatura

34 O céu não é escuro! Idade do universo – 13,7 bilhões de anos
Composição do universo – 4% matéria bariônica 22% matéria escura 74% energia escura

35 Muito Obrigada! FIM

36 Créditos Imagens: Fundo azul bem bonito
Van Gogh Sol Muitas estrelas Céu noturno azul Aldebaran x Sol

37 Thomas Digges map Andrômeda Edmund Halley Cheseaux Lâmpada Edgard Allan Poe Eureka Madler Kelvin

38 big bang gold bondi exp universe harrison Texto Trechos retirados e adaptados de “Wondering in the dark” (revista Sky&Telescope de dezembro de 2001 ed. 102)