Superaglomerados de Galáxias: o esqueleto do Universo
Propaganda
Superaglomerados de galáxias O esqueleto do Universo Marcio A.G. Maia Ciência às seis e meia – SBPC-RJ – 19/10/2005 Olhando à nossa volta … Olhando à nossa volta … Olhando à nossa volta (um pouco mais longe) … Olhando à nossa volta (bem mais longe) … Campo profundo Sul obtido pelo telescópio espacial Hubble A longa jornada Começando com um pouco de História ... Astrônomo – Profissão Perigo Tampa de caixão de um Faraó egípcio mostrando dois astrônomos assistentes (2000-1500 AC). Hieroglifos listam estrelas, cujo nascer indica o início de cada hora da noite. Aristóteles (350 A.C.) Refina modelo de Eudoxus no qual a Terra seria o centro do Universo, com o Sol, planetas e as estrelas girando em torno dela, fixadas em esferas cristalinas. Nicolau Copérnico (1543) Em seu livro De Revolutionibus apresenta a teoria Heliocêntrica. Galileo Galilei (1610) Eppur si muove ! Utilizando uma luneta, por ele (re)inventada, confirma que a Via Láctea é formada por estrelas. Além disso, vê satélites de Júpiter o que reforça a teoria heliocêntrica. “A Galáxia não é nada mais do que uma massa de inumeráveis estrelas plantadas juntas em aglomerações. Para qualquer parte que você dirija o telescópio, imediatamente uma vasta multidão de estrelas apresenta-se a vista.” Galileo (1610) William Parsons (Lorde Rosse) 1845 Constrói um telescópio de 1.80m de diâmetro e descobre que algumas nebulosas possuíam formato espiralado. Desenhos de Parsons mostrando que algumas “nebulosas” apresentam uma estrutura espiral. M51 M101 Henrietta Leavitt (1912) Descobre para a classe de estrelas chamadas de Cefeidas, uma relação entre o período de variação de seu brilho e sua luminosidade intrínseca. Com isso, é possível medir-se distâncias dentro e fora de nossa galáxia. Edwin Hubble (1923-1929) Consegue determinar a distância de uma “nebulosa” na constelação de Andrômeda, usando, para isso, uma estrela cefeida (1923). Estava demonstrado que elas tinham natureza extragaláctica. Observando galáxias Hubble concluiu que: elas se afastam mais rapidamente quanto mais longe estão (1929). H0 ~ 70 km/s/Mpc Diagrama de Hubble Irr Desvio para o vermelho: Quanto mais distante a galáxia, maior o deslocamento de suas linhas espectrais para o lado vermelho do espectro. 16 200 293 520 813 Desvio para o vermelho - REDSHIFT - z 100 Mpc 100 Mpc 100 Mpc 100 Mpc 15000 km/s 200 Mpc 7500 km/s 100 Mpc 0 km/s 7500 km/s 100 Mpc 15000 km/s 200 Mpc 7500 km/s 100 Mpc 0 km/s 7500 km/s 100 Mpc 15000 km/s 200 Mpc 22500 km/s 300 Mpc 0 km/s 7500 km/s 100 Mpc 15000 km/s 200 Mpc 22500 km/s 300 Mpc 30000 km/s 400 Mpc Possíveis modelos do Universo em expansão Universo em expansão acelerada (1998) Utilizando a relação de Hubble, conseguimos determinar as distâncias das galáxias, e desta forma mapear a matéria luminosa do Universo. Aglomerado de galáxias de Coma Como perscrutar as profundezas do Universo ? A intensidade luminosa medida de um objeto varia proporcionalmente com quadrado de sua distância até nós. Para detectarmos objetos mais distantes, temos: 1- observar com telescópios maiores (maior área coletora), 2- procurar por objetos intrinsecamente mais brilhantes, 3- ou ... Lentes Gravitacionais Telescópios naturais = Lentes gravitacionais A teoria geral da relatividade prediz que a massa pode curvar raios de luz, produzindo imagens múltiplas e imagens amplificadas. Este fenômeno é chamado de lente gravitacional. O estudo de efeitos de lente gravitacional produzido por aglomerados de galáxias nos permite estimar a massa destes aglomerados, além de possibilitar detecção de galáxias distantes. A mais distante galáxia detectada (z~10) teve seu redshift medido com auxílio de lente gravitacional produzido por um aglomerado de galáxias. Lentes Gravitacionais – exemplo ilustrativo Como enxergaríamos este prédio, se colocássemos em sua frente um BN com a massa de Júpiter ? Lentes Gravitacionais – exemplo ilustrativo Lentes Gravitacionais - (cont.) Esquema do efeito de lente produzido por um aglomerado Lentes Gravitacionais - exemplo Imagem de galáxias de fundo distorcidas pela lente. Como percebemos o Universo ? CfA + SSRS2 Grande Muralha Parede do Sul Superaglomerado Local Superaglomerado de galáxias Levantamento Sloan Por que superaglomerados são importantes para a compreensão do Universo ? Por que eles ainda conservam em suas estruturas algumas das características dos processos físicos iniciais envolvidos na formação do Universo. Teóricos em ação Para compreendermos o Universo - Utilizar conhecimentos de Física e Matemática; - Desenvolver modelos; - Efetuar simulações em computadores; - Verificar se os resultados teóricos se parecem com a realidade observada. Constituição do Universo Um ingrediente importante: a Matéria Escura No início do Universo, as matérias escura e bariônica estavam homogeneamente distribuídas. Pequenas flutuações de densidade na distribuição de matéria escura fizeram com que esta produzisse certas concentrações deste material. Mais tarde quando o Universo estava mais frio, a matéria bariônica começou a ser puxada para dentro destes halos. Um ingrediente importante: a Matéria Escura No início do Universo, as matérias escura e bariônica estavam homogeneamente distribuídas. Pequenas flutuações de densidade na distribuição de matéria escura fizeram com que esta produzisse certas concentrações deste material. Mais tarde quando o Universo estava mais frio, a matéria bariônica começou a ser puxada para dentro destes halos. Um ingrediente importante: a Matéria Escura No início do Universo, as matérias escura e bariônica estavam homogeneamente distribuídas. Pequenas flutuações de densidade na distribuição de matéria escura fizeram com que esta produzisse certas concentrações deste material. Mais tarde quando o Universo estava mais frio, a matéria bariônica começou a ser puxada para dentro destes halos. Matéria escura Representação da distribuição de matéria escura em torno de uma galáxia Candidatos a Matéria Escura Candidatos a Matéria Escura Matéria Ordinária ! o - Gás e poeira (matéria visível composta de 75% de Hidrogênio) ad v - MACHOS (Massive Halo Compact Objetcs, Planetas, anãs marrons,…) ro p e R Opções Exóticas - Neutralinos - WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles) - neutrinos - Mudança da Gravidade (que na verdade não seria matéria) A quantidade de matéria escura é 10 vezes maior do que a de matéria convencional (bariônica). Criando o Universo em computadores - 1 Fiat Lux Criando o Universo em computadores - 2 Simulação do milênio 1 Criando o Universo em computadores - 3 Simulação do milênio 2 Detalhes da simulação Matéria Bariônica Matéria Escura Mera coincidência ? Estruturas em grande escala Células do cérebro Colocando o Universo real em um computador Turismo Espacial Juntando as peças do quebra-cabeças Sumário - O Universo começou há ~14 bilhões de anos, quente, denso e bastante uniforme; - As estruturas evoluíram de flutuações quânticas do vácuo; - Estrelas, planetas, galáxias, aglomerados de galáxias, formaram-se de material primordial colapsando por efeito da gravidade, nos halos de matéria escura; - Aglomerados formam-se pela queda de “bolsões” de matéria ao longo de filamentos; - As galáxias formaram primeiramente suas estrelas, depois terminaram de se formar, e mais recentemente estão construindo os aglomerados e superaglomerados; - A composição do Universo é de 5% matéria normal, 25% de matéria escura e 75% de alguma forma de energia que produz a sua expansão acelerada; Reflexões Somos seres feitos de cinzas de estrelas, moramos na periferia de uma galáxia situada nos arrabaldes de um superaglomerado, que por sua vez encontra-se em um canto qualquer do Universo, o qual é feito na sua maior parte, sabe-se lá do que !!! http://staff.on.br/maia [email protected]
