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Observatório do CDCC - USP/SC Setor de Astronomia (OBSERVATÓRIO) (Centro de Divulgação da Astronomia - CDA) Centro de Divulgação Científica e Cultural.

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2 Observatório do CDCC - USP/SC Setor de Astronomia (OBSERVATÓRIO) (Centro de Divulgação da Astronomia - CDA) Centro de Divulgação Científica e Cultural - CDCC Universidade de São Paulo - USP Endereço: Av. Trabalhador São-Carlense, n.400 São Carlos-SP Tel: 0-xx (Observatório) Tel: 0-xx (CDCC) Localização: Latitude: 22° 00' 39,5"S Longitude: 47° 53' 47,5"W Imagem: O Inicio do Observatório

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4 Por: Flávia Polati Ferreira Por: Flávia Polati Ferreira

5 Sessão Astronomia As Sessões Astronomia são palestras proferidas pela equipe do Setor de Astronomia todos os sábados às 21h00. Iniciadas em 1992, foram criadas com o objetivo de falar sobre Astronomia ao nosso público em uma linguagem simples e acessível a todas as faixas etárias. Estas palestras se tornaram uma opção de diversão e informação para a comunidade local e também para visitantes de nossa cidade. Os temas abordados são os mais variados possíveis. O material multimídia contido aqui consiste numa opção audiovisual complementar que o professor do Sistema de Ensino pode utilizar como auxílio às suas aulas. O conteúdo das Sessões Astronomia pode ser acessado no seguinte endereço: Crédito do logo: Sessão Astronomia, CDCC-USP/SC, criado por Andre Fonseca da Silva Observação: Padrão e resolução da apresentação: 800 x 600 pixel com imagens a 96 dpi ou 38 pixel por centímetro com dimensão de 8,35 polegadas x 6,26 polegadas ou 21,2 cm x 15,9 cm respectivamente. Editado normamente em Office 97, podendo haver incompatibilidade de execução no Office XP e vice-versa.

6 Os slides dessa apresentação foram criados a partir das aulas sobre história da cosmologia ministradas no curso de História da Ciência. Eles fazem parte da pesquisa de mestrado de Alexandre Bagdonas Henrique, intitulada Discutindo a natureza da ciência a partir de episódios da história da cosmologia. Para mais detalhes sobre essa pesquisa:

7 Conteúdo 1.Cosmologia - o estudo do universo 2.O universo estático A cosmologia Newtoniana; O universo finito e estático de Einstein; O universo estático e vazio de W. de Sitter 3. O universo em expansão O universo em expansão e contração de Friedmann; O universo em expansão de Lemaître e Eddington; Evidências observacionais a favor do universo em expansão: Hubble. 4. A teoria do Big Bang A idade do universo; A formação dos elementos químicos; Analogias para entender o Big Bang 5. A teoria do Estado Estacionário

8 Cosmologia - o estudo do universo Fonte: GREF,Mecânica 4Mecânica 4 Fonte: GREF,Mecânica 4Mecânica 4 A figura foi retirada da palestra Cosmologia, de Wilton Dias, ministrada no Observatório do CDCC-USPObservatório do CDCC-USP A figura foi retirada da palestra Cosmologia, de Wilton Dias, ministrada no Observatório do CDCC-USPObservatório do CDCC-USP

9 Cosmologia - o estudo do universo Astronomia Estrelas Lua Meio interestelar Planetas Cometas Galáxias Terra Cosmologia Estudo do universo como um todo

10 Gravidade é uma força de atração entre corpos que têm massa Problema: estabilidade do universo Espaço seria: -Infinito -Homogêneo -Estático Gravidade é uma força de atração entre corpos que têm massa Problema: estabilidade do universo Espaço seria: -Infinito -Homogêneo -Estático A cosmologia de Isaac Newton ( )

11 Gravidade não é uma força! Newton - força que se propaga instantaneamente Einstein – massas seguem a curvatura do espaçotempo Gravidade não é uma força! Newton - força que se propaga instantaneamente Einstein – massas seguem a curvatura do espaçotempo Figura: einstein.stanford.edu/ Uma nova visão da gravidade

12 A grande maioria dos modelos cosmológicos atuais foram obtidos a partir das equações da relatividade geral. Envolvem conjuntos de quatro coordenadas (três espaciais e uma temporal) chamados tensores Compreender quantitativamente os modelos cosmológicos relativísticos exige muito tempo de treinamento específico A grande maioria dos modelos cosmológicos atuais foram obtidos a partir das equações da relatividade geral. Envolvem conjuntos de quatro coordenadas (três espaciais e uma temporal) chamados tensores Compreender quantitativamente os modelos cosmológicos relativísticos exige muito tempo de treinamento específico A cosmologia relativística

13 Universo estático - A. Einstein em 1917 Resultados da relatividade geral para o universo como um todo: o universo não poderia ser estático. Constante Cosmológica: representa um tipo de repulsão, equilibrando a atração gravitacional. Homogêneo, finito e ilimitado (em um espaço curvo e fechado) Homogêneo, finito e ilimitado (em um espaço curvo e fechado)

14 Acrescentou uma constante nas suas equações: força repulsiva Matemático, físico e astrônomo holandês Encontrou outra solução para as equações de Einstein Universo sem matéria Matemático, físico e astrônomo holandês Encontrou outra solução para as equações de Einstein Universo sem matéria Fonte: The astronomy/cosmology debates of the 1930's & 1940sThe astronomy/cosmology debates of the 1930's & 1940s Fonte: The astronomy/cosmology debates of the 1930's & 1940sThe astronomy/cosmology debates of the 1930's & 1940s Constante cosmológica - W. de Sitter (1917)

15 Alexander Friedmann ( ) Alexander Friedmann ( ) Universo em expansão (1922) A. Friedmann Modelos de Friedmann o que determina a expansão do universo é a sua densidade de matéria

16 A figura foi retirada de Harrison 1981, p. 299 Universo alternando expansões e contrações. Possibilidade matemática interessante para Friedmann Universo alternando expansões e contrações. Possibilidade matemática interessante para Friedmann UNIVERSO CÍCLICO

17 Arthur Eddington ( ) Arthur Eddington ( ) Georges Lemâitre ( ) Georges Lemâitre ( ) Universo em Expansão Modelo de Lemaître - Eddington

18 Átomo primordial Lemaître -Eddington Filosoficamente, a noção de um início da ordem atual da natureza me parece repugnante (Eddington, 1931) Filosoficamente, a noção de um início da ordem atual da natureza me parece repugnante (Eddington, 1931) Lemaître introduz um início do universo: Primeiro universo relativístico com um começo no tempo ( um dia sem ontem) ! Universo em Expansão Modelo de Lemaître - Eddington

19 Edwin Hubble ( ) Edwin Hubble ( ) Não aceitou a ideia de um universo em expansão Em uma carta a De Sitter em 1931, escreveu que ele e seu colaborador Milton Humason sentiam "que a interpretação (dos redshift das galáxias) deve ser deixada para você e os outros poucos que são suficientemente competentes para discutir esta questão com autoridade" (Hubble 1931 apud Kragh & Smith 2003, p. 152). Não aceitou a ideia de um universo em expansão Em uma carta a De Sitter em 1931, escreveu que ele e seu colaborador Milton Humason sentiam "que a interpretação (dos redshift das galáxias) deve ser deixada para você e os outros poucos que são suficientemente competentes para discutir esta questão com autoridade" (Hubble 1931 apud Kragh & Smith 2003, p. 152). Hubble a expansão do universo

20 [no eixo y vemos] velocidades radiais, corrigidas pelo movimento solar e no eixo x as distâncias das galáxias estimadas a partir das luminosidades médias das nebulosas no aglomerado (Hubble 1929, p. 172) [no eixo y vemos] velocidades radiais, corrigidas pelo movimento solar e no eixo x as distâncias das galáxias estimadas a partir das luminosidades médias das nebulosas no aglomerado (Hubble 1929, p. 172) A lei de Hubble

21 O BIG BANG Efeito Doppler: movimento próprio no espaço Redshift cosmológico: velocidade de recessão causada pelo movimento do espaço Fonte: Efeito Doppler :Cool cosmosCool cosmos Redshift cosmológico: Astronomy Ohio: Astronomy Ohio Movimento próprio e velocidade de recessão

22 O BIG BANG Alexander Friedmann Alexander Friedmann ( ) Georges Lemaître Georges Lemaître ( ) Sir Arthur Eddington ( )Sir Arthur Eddington Alexander Friedmann Alexander Friedmann ( ) Georges Lemaître Georges Lemaître ( ) Sir Arthur Eddington ( )Sir Arthur Eddington George Gamow George Gamow (1904–1968) Ralph Alpher Ralph Alpher ( ) Robert Hermann Robert Hermann ( ) George Gamow George Gamow (1904–1968) Ralph Alpher Ralph Alpher ( ) Robert Hermann Robert Hermann ( ) Começo no tempo: o universo tem uma idade finita Física de partículas e cosmologia Modelos teóricos para universo em expansão O Big Bang

23 São propostas duas analogias para entender melhor o conceito de universo em expansão: 2) Um balão inflando. 1)Uma granada explodindo Analogias para entender o Big Bang

24 Por que é inadequado ver o Big Bang como uma explosão? A grande explosão

25 O BIG BANG Hermann Bondi ( ) Hermann Bondi ( ) Thomas Gold ( ) Thomas Gold ( ) Fred Hoyle ( ) Fred Hoyle ( ) Trio de Cambridge: conversas começam no fim da década de 1940 Matemática e lógica Fã de Karl Popper Matemática e lógica Fã de Karl Popper Discussões conceituais Contra o método Discussões conceituais Contra o método Físico e astrônomo Teoria mais quantitativa Físico e astrônomo Teoria mais quantitativa Teoria do Estado Estacionário

26 Estático: significa que o universo não está expandindo n em contraindo (modelo de Newton, Einstein e De Sitter). Estacionário: é invariável em larga escala com o tempo. Em expansão (modelo de Hoyle, Bondi e Gold) Estático: significa que o universo não está expandindo n em contraindo (modelo de Newton, Einstein e De Sitter). Estacionário: é invariável em larga escala com o tempo. Em expansão (modelo de Hoyle, Bondi e Gold) Um rio é estacionário, mas não estático: há movimento mas ele mantém sua aparência constante Um rio é estacionário, mas não estático: há movimento mas ele mantém sua aparência constante Fonte: SOS Rios do BrasilSOS Rios do Brasil Fonte: SOS Rios do BrasilSOS Rios do Brasil Estacionário?

27 Série de palestras sobre cosmologia para a BBC de Londres, que foram posteriormente transcritas e publicadas na forma de um livro The nature of the universe. The nature of the universe. Tiveram alguns milhões de elespectadores, tornando o debate público Série de palestras sobre cosmologia para a BBC de Londres, que foram posteriormente transcritas e publicadas na forma de um livro The nature of the universe. The nature of the universe. Tiveram alguns milhões de elespectadores, tornando o debate público The nature of the universe Fred Hoyle ( ) Fred Hoyle ( )

28 O universo tem uma velocidade de expansão constante (constante de Hubble). Para que a densidade se mantenha constante é preciso que haja criação de matéria! g.s -1 cm -3 - um átomo de hidrogênio criado a cada bilhão de anos, em um volume de um litro O que é mais estranho: Uma criação contínua e lenta, ou que o universo, os elementos químicos e a vida tenham sido criados abruptamente? O universo tem uma velocidade de expansão constante (constante de Hubble). Para que a densidade se mantenha constante é preciso que haja criação de matéria! g.s -1 cm -3 - um átomo de hidrogênio criado a cada bilhão de anos, em um volume de um litro O que é mais estranho: Uma criação contínua e lenta, ou que o universo, os elementos químicos e a vida tenham sido criados abruptamente? E. Estacionário: Universo invariável

29 Essa ideia do big bang me pareceu ser insatisfatória, mesmo antes que um exame detalhado tenha mostrado que ela leva a sérias dificuldades (Hoyle 1950, p.120). - Problema da Idade do Universo: Universo de cerca de dois bilhões de anos Como explicar a formação das galáxias? - A origem dos elementos químicos A origem dos elementos químicos Gamow, Alpher e Herman: no universo primordial (Alpher et al 1948) Hoyle, Burbidge: nas estrelas (Hoyle et al 1957) Essa ideia do big bang me pareceu ser insatisfatória, mesmo antes que um exame detalhado tenha mostrado que ela leva a sérias dificuldades (Hoyle 1950, p.120). - Problema da Idade do Universo: Universo de cerca de dois bilhões de anos Como explicar a formação das galáxias? - A origem dos elementos químicos A origem dos elementos químicos Gamow, Alpher e Herman: no universo primordial (Alpher et al 1948) Hoyle, Burbidge: nas estrelas (Hoyle et al 1957) Críticas ao Big Bang

30 Não há respostas definitivas Há um número crescente de cientistas que propõe abordagens alternativas (Alfvén, Hoyle, Assis, Arp, Kanipe 1995) O Big Bang é o mais aceito, mesmo assim não é garantido que houve um começo! Não há respostas definitivas Há um número crescente de cientistas que propõe abordagens alternativas (Alfvén, Hoyle, Assis, Arp, Kanipe 1995) O Big Bang é o mais aceito, mesmo assim não é garantido que houve um começo! Afinal: o universo teve um começo ou sempre existiu?

31 Obrigada! AGRADECIMENTOS Alexandre Bagdonas Henrique (antigo monitor) Por: Flávia Polati Ferreira Por: Flávia Polati Ferreira


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