Observatório do CDCC - USP/SC

Sessão Astronomia

Alexandre Bagdonas Henrique Colisões Cósmicas Alexandre Bagdonas Henrique

Olhando para o céu Ao olhar para o céu temos a impressão de uma aparente tranqüilidade do Cosmos.

Astros errantes Observando o céu continuamente, dia após dia, vemos que há corpos que se movem em relação as estrelas. Na Antiguidades, foram chamados de astros errantes, o que nós chamamos hoje de planetas.

Outros corpos Porém, observando durante um certo tempo, vemos que há ainda outros objetos se meovendo entre as órbitas dos planetas. Um exemplo encontrado no Sistema Solar são os cometas.

Cometas Órbita excêntrica "Bola de neve suja" Cometas são corpos cuja órbita costuma bastante excêntrica. São formados principalmente por gelo, e quando eles se aproximam do Sol, seus componentes voláteis passam a evaporar, formando uma longa cauda.

Os cometas e suas caudas 1)partículas voláteis 2) partículas ionizadas Os cometas geralmente possuem duas caudas, uma delas é o gelo derretido, a outra é material ionizado pelo vento solar. O interessante é que ambas estão sempre apontando em direção oposta ao Sol.

História dos cometas Historicamente foram temidos por indicar maus presságios ou castigos dos deuses Historicamente, os cometas foram temidos por serem tidos como indicadores de de maus presságios ou castigos dos deuses.

As tragédias causadas por cometas Tragédias tidas como causadas por cometas: 79 d.C : erupção do Vesúvio que destruiu as cidades de Pompéia e Herculano 1456 - Halley, invasão de Constantinopla pelos turcos 1655 - A Peste Negra (1348 a 1350) foi um surto de peste bubônica que dizimou um terço da população européia da época. Eram tantos os mortos que era necessário a abertura de valas comuns, como mostrada na figura, por causa da demanda, que era ainda mais intensa às segundas-feira 66 Halley , “aviso”da queda de Jurusalém em 70. 79 d.C. - Vesúvio

As tragédias causadas por cometas 1456 - Halley, invasão de Constantinopla pelos turcos. 1655- Peste Negra Halley em 66 teria sido uma “aviso”da queda de Jurusalém em 70. O cometa Halley de 1835 foi o associado as guerras que ocorreram em Cuba, México, Equador ,América Central, Peru, Argentina e Bolivia. 1835- guerras que ocorreram em Cuba, México, Equador ,América Central, Peru, Argentina e Bolivia.

Estrelas cadentes Rastro deixado nas órbitas dos cometas Brilham por causa do atrito na atmosfera Na órbita dos cometas ficam diversos pequenos corpos, que eventualmente podem acabar colidindo com a Terra. Estes pequenos corpos se inflamam por causa do atrito com a atmosfera terrestre e formam as chamadas estrelas cadentes.

Colisões de cometas Shoemaker-Levy é possível que cometas também colidam com outros corpos. Esse foi o caso do cometa Shoemacker-Levy 9, que colidiu com Júpiter em 1994. Na animação podemos ver os pedaços do cometa que se despedaçou ao chegar próximo de Júpiter (devido ao efeito de maré) e as marcas que ele deixou na superfície do planeta. Animação: hst15_sl9_crash.mpeg --- Comet Shoemaker Levy colliding with Jupiter from ESA’s movie 15 Years of Discovery . More information on the ESA Hubble 15th Anniversary page. --- (( Credit: ESA )) <http://www.spacetelescope.org/videos/index.html>. Acessada em: 10/07/2005 Shoemaker-Levy

Outros objetos errantes Além dos cometas há outros objetos errantes entre as órbitas dos planetas do sistema solar, os asteróides.

Cinturão de asteróides Júpiter Marte Sol Minuto-luz Unidades Astronômicas Entre a órbita de Marte e de Saturno exite uma faixa onde estão mais de 90 000 asteróides. Tal região é conhecida como cinturão de asteróides, e imagina-se que ou foi um planeta que não se formou ou um planeta que explodiu por alguma razão.

Extinção em massa Há ~ 65 milhões de anos Tapou a luz do sol, impedindo a fotossíntese Incêndios intesificaram o efeito estufa A extinção K-T ou evento K-T foi uma extinção em massa, ocorrida há mais ou menos 65,5 milhões de anos, que marca o fim do período Cretáceo (K, abreviação tradicional) e o início do período Terciário (T). Este evento teve um enorme impacto na biodiversidade da Terra e vitimou boa parte dos seres vivos da época, incluindo os dinossauros e outros répteis gigantes. Fim dos dinossauros e de 75% das espécies existentes

Evidências da queda do asteróide Achado irídio em rochas formadas nesse período Cratera soterrada em Iucatã, com 170 Km de diâmetro O físico americano Luis Walter Alvarez, vencedor do Prêmio Nobel de Física de 1968, e seu filho Walter Alvarez foram os primeiros a propor oficialmente[3] que os dinossauros teriam sido extintos devido ao impacto de um asteróide com a Terra. Essa idéia, formulada em 1980 e publicada em 1982, evoluiu e atualmente desponta como a melhor teoria para explicar o fim dos dinossauros. O primeiro indício de que essa teoria estaria correta surgiu em 1978 com a descoberta de uma fina camada de irídio nas rochas que se formaram no fim do período Cretáceo. O irídio é um elemento raro no planeta Terra, mas é encontrado com freqüência em asteróides e cometas. A segunda evidência a favor dessa teoria veio com a descoberta de uma enorme cratera soterrada em Chicxulub, no Estado de Iucatã, México, medindo cerca de 180 quilômetros de diâmetro[4]. De acordo com diversos estudos, o asteróide que caiu no México tinha mais de 10 quilômetros de diâmetro e o impacto dele com a Terra liberou energia equivalente a da explosão de cinco bilhões de bombas atômicas como as usadas sobre Hiroshima e Nagasaki em 1945 (o que corresponde a cerca de 100 mil gigatons de TNT[5]). Um impacto dessas dimensões teria erguido poeira e terra suficientes para tapar a luz do Sol durante anos, matando assim a maior parte das espécies vegetais que necessitavam fazer fotossíntese para viver. Sem os vegetais os dinossauros herbívoros acabaram morrendo de fome e, sem esses, os dinossauros carnívoros morreram também. Essa reação em cadeia teria causado a extinção total dos dinossauros. Energia do impacto: uma bomba atômica

Colisões no futuro Se houver um corpo vindo em trajetória de colisão com a Terra, não adianta explodí-lo Uma possibilidade é usar a gravidade para alterar a órbita Se houver um corpo vindo em trajetória de colisão com a Terra, não adianta explodí-lo, como feito no filme Armagedon. Isso só fragmentaria o corpo em varios pedaços, que acabriam colidindo com a Terra de qualquer forma. Uma possibilidade é alterar a órbita do corpo pela influência gravitacional de uma nave.

Colisões Costumam ser alarmantes, mas podem ser bonitas, ou mesmo benéficas

Colisões no Sol Mas constantemente estão ocorrendo no Sol muitas colisões entre os átomos que formam o seu núcleo. Essas colisões provocam reações, conhecidas como fusão nuclear. A fusão nuclear libera energia, que é a energia que o Sol irradia no espaço e atinge a Terra.

Fontes de energia vida Petróleo Energia eólica E é por causa dessa energia que o sol irradia pelo espaço que ele é tão importante para nós. A vida aqui na Terra só é possível por causa do Sol, porque quase todas as formas de energia que a gente usa no dia a dia vêm do Sol. As plantas precisam da luz para fazer fotossíntese. A energia eólica se deve aos ventos, que só existem porque o sol esquenta o ar, formando correntes que se movimentam. O petróleo vem da decomposição dos seres vivos, que por sua vez dependeram da luz. Os rios e as quedas d’água se renovam por causa do ciclo da chuva, etc. Energia eólica

Fotossíntese Hidrelétrica

Vento solar Partículas carregadas ejetadas pelo Sol O vento solar é a emissão contínua de partículas carregadas provenientes da coroa solar. Essas partículas podem ser elétrons e prótons além de sub-partículas como os neutrinos. Próximo da Terra a velocidade das partículas é em torno de 400 a 800 km/s, sua densidade gira algo próximo de 10 partículas por centímetro cúbico. Variações na coroa solar devido à rotação do Sol e às suas atividades magnéticas fazem o vento solar ficar variável e instável, exercendo influência nos gases ao redor da estrela e planetas próximos a ela. estudar IONOSFERA Partículas carregadas ejetadas pelo Sol Prejudica telecomunicações

Aurora polar Aurora boreal Aurora austral Vento solar no campo magnético da Terra Aurora boreal Deusa romana Aurora do amanhecer e seu filho Bóreas, um dos Titãs, que representava os ventos do norte Aurora austral A aurora polar é um fenômeno óptico composto de um brilho observado nos céus noturnos em regiões próximas a zonas polares, em decorrência do impacto de partículas de vento solar no campo magnético terrestre. Em latitudes do hemisfério norte é conhecida como aurora boreal, nome batizado por Galileu Galilei, em referência à deusa romana do amanhecer Aurora e ao seu filho que era o representante dos ventos nortes Bóreas. Ocorre normalmente nas épocas de setembro a outubro e de março a abril. Em latitudes do hemisfério sul é conhecida como aurora austral, nome batizado por James Cook, uma referência direta ao fato de estar ao Sul.

A formação da Lua Teoria mais aceita: Grande colisão Explica órbitas e semelhança das rochas terrestres e lunares Segundo a teoria mais aceita atualmente, o nosso satélite natural teria se originado a partir de um formidável impacto que a Terra sofreu há bilhões de anos. Por mais fantástica que pareça, essa hipótese consegue explicar tanto a semelhança entre as rochas lunares e terrestres quanto alguns aspectos do movimento orbital de ambos. A colisão deve ter ocorrido no estágio final de formação do nosso planeta, com um dos muitos "concorrentes" da Terra, fragmentos de rocha incandescente que coletavam matéria para se agregar em corpos maiores.

http://yso.mtk.nao.ac.jp/~kokubo/moon/kit/movie.html

http://yso.mtk.nao.ac.jp/~kokubo/moon/kit/movie.html

Proteção contra impactos Crateras na Lua são impactos que poderiam ter acontecido na Terra A LUA TAMBÉM TEM SIDO UM EFICIENTE ESCUDO contra impactos de meteoritos. Se a Lua não existisse, a própria Terra seria a única fonte de atração gravitacional para os objetos que causaram aquelas cicatrizes lunares. As crateras da Lua, principalmente as do lado oculto, dão uma boa idéia do que já podemos ter escapado. Quando um grande meteorito choca-se com a Terra parte de nossa atmosfera é perdida no espaço e centenas de quilômetros cúbicos de poeira são arremessados no ar. Evidências de impactos no passado mostram que esse material fica em suspensão por anos, impedindo a luz solar de chegar à superfície – é o inverno global. Assumindo que a Lua nunca existiu, então aquele violento impacto com a Terra primitiva também nunca aconteceu. Dependendo do ângulo com que o meteorito gigante atingiu a Terra, a rotação do nosso planeta certamente seria diferente.

Futuro da Lua Conforme a rotação da Terra diminui Logo após a formaçao a Lua estava há 18 mil km (4% D T-L) Conforme diminui a velocidade de rotaçao da Terra, a Lua se afasta, 3,8 cm por ano Conforme a rotação da Terra diminui Originalmente, ela estava a apenas 18 mil quilômetros da superfície terrestre, cerca de 4% de sua distância atual (384 mil quilômetros). Em razão da interação gravitacional com a Terra, ela foi paulatinamente se afastando, ao mesmo tempo em que sua velocidade de rotação diminuía. Hoje, um "dia" lunar dura cerca de 28 dias terrestres, mais ou menos o mesmo tempo que a Lua leva para dar uma volta em torno da Terra, de forma que o satélite mostra sempre a mesma face para nós (dando origem à expressão "lado afastado da Lua", ou, como diriam os analfabetos científicos da banda britânica Pink Floyd, o "lado escuro da Lua".) Até hoje o satélite natural continua se afastando de nós, cerca de 3,8 centímetros a cada ano. O sistema só vai se acomodar quando mãe e filha, Terra e Lua, tiverem exatamente a mesma rotação, de forma que a mesma face da Terra esteja sempre voltada para a mesma face da Lua. Os cientistas dizem que isso só vai acontecer em vários bilhões de anos, quando ambas terão uma rotação com período equivalente ao de cerca de 47 dias atuais. No futuro o sistema estará em equilíbrio quando Terra e Lua tiverem rotação sincronizada, com período de cerca de 47 dias, daqui há bilhões de anos

O fim do Sol

Distância Alpha Centauri 4 anos luz Distância Terra-Sol: 8 minutos luz Distância Alpha Centauri 4 anos luz Se alfa centauri fosse colocada na maquete do Sistema Solar feita no campus da USP, estaria a uma distância de cerca de 10 mil km, ou seja, algo como na África ou sul dos EUA.

Colisões de estrelas Mesmo em aglomerados globulares colisões de estrelas são muito raras D = 104 D local Universo é muito pouco denso Até aqui analisamos colisões no Sistema Solar. Vamos agora analisá-las em outras partes do Universo. Universo é muito pouco denso, de forma que mesmo em nas regiões mais densas, nos aglomerados globulares (cuja densidade é cerca de 10 mil vezes maior que a densidade da nossa vizinhança de estrelas), colisões de estrelas são muito raras.

A Via Láctea Quando estamos em locais com pouca poluição luminosa, vemos uma faixa brilhante no céu, que o gregos chamaram de Via Láctea. Trata-se de uma região com maior concentração de estrelas.

Uma galáxia é um aglomerado de estrelas que se mantêm unidas através da força gravitacional de cada uma delas. Um gigantesco rebanho, cujo número, não raras vezes, ultrapassa os cem bilhões e no entanto as estrelas não se amontoam, pelo contrário, ficam afastadas entre si, em média, 3 ou 4 anos-luz, ocupando toda a galáxia um espaço de centenas de milhares de anos-luz. O diametro da via láctea é de cerca de 100 mil anos luz. A Via Láctea é a segunda maior galáxia do aglomerado a qual faz parte, não por acaso chamado Grupo Local. A maior é Andrômeda, uma espiral com o dobro do tamanho e a uma distância vinte vezes o diâmetro da Via Láctea. Nossa galáxia tem aproximadamente 150 bilhões de estrelas distribuídas em 100.000 anos-luz de diâmetro por 20.000 de espessura. Duas galáxias irregulares, conhecidas como Pequena e Grande Nuvem de Magalhães, são as mais conhecidas galáxias satélites da Via Láctea.

Esta é a Galáxia de Andrômeda, que está a 2 milhões de anos luz do Sistema Solar.

Colisões de galáxias animaçao tirada de http://haydenplanetarium.org/resources/ava/page/index.php?file=G0601andmilwy Hoje sabemos que a Via Láctea e Andrômeda aproximam-se uma da outra a cerca de 480.000 Km/h. Ainda não é certo se haverá uma colisão frontal ou apenas uma interação. Os astrônomos primeiro precisam medir o movimento tangencial de Andrômeda. É como um disco de plástico arremessado na direção de uma pessoa que tenta determinar, pelo movimento aparente, se ele irá bater ou apenas passar de raspão. Uma colisão frontal fundiria ambas numa imensa galáxia elíptica. De qualquer forma, levará da ordem de bilhões de anos para isso acontecer. Isso pode coincidir com a morte do próprio Sol, daqui a cerca de 5 bilhões de anos. Andromeda e a Via Láctea se aproximam a ~ 500 mil km/h Vão colidir em 3 bilhões de anos

O final Quando Andrômeda estiver perto o bastante da Via Láctea, as nuvens de gás de ambas vão interagir violentamente e centenas de brilhantes aglomerados de estrelas irão surgir no céu. Consequentemente, a quantidade de estrelas massivas irá crescer drasticamente. Estrelas gigantes azuis vão pipocar por todo o firmamento enquanto outras explodirão como supernovas. Logo a matéria de ambas estará misturada numa única galáxia elíptica. Finalmente, quando as estrelas acharem seu lugar na nova casa, após um processo dinâmico chamado relaxação violenta, qualquer alusão do que foram a Via Láctea ou Andrômeda terá desaparecido. E quando novas formas de vida apontarem no horizonte de galáxias distantes dali, talvez olhem na direção do núcleo de uma imensa galáxia elíptica, tentando, como nós um dia, compreender sua grandiosidade. Não encontrarão, contudo, qualquer vestígio de que ali havia duas majestosas galáxias espirais chamadas Via Láctea e Andrômeda, por uma civilização há muito esquecida. E tudo o que fizemos terá valido a pena, se ao contemplar o céu, pelo breve instante de nossa existência, tivermos aprendido a ser humildes.

Colisões em aglomerados de galáxias tamanho de um aglomerado: ~10 milhões de anos luz Simulação cmputacional feita por John Dubinskiy, disponível em http://www.das.inpe.br/~alex/Ensino/cursos/relatividade/filmes_trg_cosmo.html

Colisões O Sol: fontes de energia, aurora boreal, vento solar A Lua: proteção contra impactos e duração do dia Extinção dos dinossauros e desenvolvimento dos mamíferos

Final da Apresentação

Referências http://www.amnh.org/rose/spaceshow/cosmic/ Vídeo Cosmic Collisions, da NASA http://www.amnh.org/rose/spaceshow/cosmic/ Impacto! A Via Láctea vai colidir” apresentada na Sessão Astronomia de 09 de maio de 1998, José Roberto de Vasconcelos Costa "O Sistema Solar Mariano" (slides de Mariana Padoan, criados para o atendimento de classes no CDA em 2007) "Cometas" (Sessão Astronomia do dia 14 de abril de 2001 - Silvia Calbo)

Relação de figuras e sua referências http://www.helix.blogger.com.br/Estrelas%201.jpg http://images.google.com/imgres?imgurl=http://trikinhuelas.com/wp-content/meteoro02.jpg&imgrefurl=http://trikinhuelas.com/archivos/2006/06/02/la-colision-de-un-meteorito/&h=325&w=427&sz=16&hl=pt-BR&start=11&um=1&tbnid=fL7Pxf3j4GKt-M:&tbnh=96&tbnw=126&prev=/images%3Fq%3Dmeteorito%26svnum%3D10%26um%3D1%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DG http://www.educacional.com.br/noticiacomentada/imagens/020807_not_chuva_01.gif http://img348.imageshack.us/img348/4435/luar1024x7682zx.jpg http://www.geocities.com/alnitack_br/lua1.jpg http://www.apolo11.com/imagens/etc/asteroides_proximos.jpg http://www.mrdowling.com/images/601seasons.jpg http://www.orbit.zkm.de/files/asteroidnight.jpg http://www.euroresidentes.com/Blogs/falling-stars.jpg http://www.infonet.com.br/sysinfonet/images/secretarias/colunistas/fotos_maravilhosas_aurora_boreal_fenomeno_provocado_colisao_manifestacoes_magneticas_sol_com_atomos_atmosfera_terrestre_arquivo_ybs.jpg http://www.igeofcu.unam.mx/chicxulub/pic/crater.gif www.wikipedia.org Simulação cmputacional feita por John Dubinskiy, disponível em http://www.das.inpe.br/~alex/Ensino/cursos/relatividade/filmes_trg_cosmo.html