Matéria e Energia Escura - Jaildson Paulino

UNIVERSIDADE FEDERAL VALE DO SÃO FRANCISCO
MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL EM ENSINO DE FÍSICA – MNPEF
Jaildson Paulino de Souza
MATERIA E ENERGIA ESCURA
UMA PROJEÇÃO DO FIM
JUAZEIRO
2014
Jaildson Paulino de Souza
MATERIA E ENERGIA ESCURA
UMA PROJEÇÃO DO FIM
Trabalho de conclusão de disciplina
submetida ao curso do Mestrado Nacional
Profissional em Ensino de Física – MNPEF
da Universidade Federal Vale do São
Francisco, como requisito para obtenção de
nota na disciplina Física Contemporânea –
Astronomia. Professor: MILITÃO VIEIRA
FIGUEREDO.
JUAZEIRO
2014
JAILDSON PAULINO DE SOUZA
MATERIA E ENERGIA ESCURA
UMA PROJEÇÃO DO FIM
Trabalho de conclusão de disciplina submetida
ao curso do Mestrado Nacional Profissional em
Ensino de Física – MNPEF da Universidade
Federal Vale do São Francisco, como requisito
para obtenção de nota na disciplina Física
Contemporânea – Astronomia.
Professor: MILITÃO VIEIRA FIGUEREDO.
Aprovada em ......../....../...........
BANCA EXAMINADORA
_____________________________________________________________
Professor: MILITÃO VIEIRA FIGUEREDO
JUAZEIRO
2014
SOUZA, Jaildson Paulino de
Matéria e Energia Escura, Uma projeção do fim. Juazeiro,
Universidade Federal do Vale do São Francisco – Univasf. 2014.
10 páginas.
Trabalho de Conclusão de disciplina.
Orientador Militão Vieira Figueredo
1. Matéria . 2. Energia.
3. Big Bang.
4. Big Rip
5. Big Crunch
RESUMO
Este trabalho aborda as questões que considerei relevantes para nortear a
discussão sobre o que diz respeito a Matéria e Energia Escura.E tem como objetivo
entender as possíveis relações entre a massa escura, energia escura , origem e fim
do universo.
PALAVRAS CHAVE: Matéria. Energia. Escura. Big Bang Big Rip
.
SUMÁRIO
CAPITULO I
1. O Universo é finito no tempo ............................................................................... 5
1.1. Deslocamento Espectral para o Vermelho ....................................................... 5
1.2. O Paradoxo de Olbers........................................................................................ 6
CAPITULO II
2.1 Matéria Escura..................................................................................................... 7
2.2 Energia Escura ................................................................................................ 7
2.3. Densidade crítica .............................................................................................. 8
2.4 Densidade crítica e a densidade do energia escura............................................ 9
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS......................................................................... 10
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CAPITULO I
1. O Universo é finito no tempo.
1.1. Deslocamento Espectral para o Vermelho
Vesto Melvin Slipher (1875-1969) Iniciou um trabalho
sistemático,
demostrando que das 41 galáxias que estudou, a maioria apresentava
deslocamento para o vermelho, que indicava que as galáxias estavam
se afastando de nós.
Em 1929 Edwin Powell Hubble descobre que as galáxias
estavam se afastando de nós com velocidades proporcionais à
sua distância, isto é, quanto mais distante a galáxia, maior sua
velocidade de afastamento. medindo o deslocamento para o
vermelho nas linhas espectrais das galáxias observadas por
Milton La Salle Humason (1891-1972), Hubble publicou seus
resultados para 24 galáxias em 1929 no Proceedings of the
National Academy of Science.
Georges-Henri Édouard Lemaître
(1894-1966) já tinha chegado à
mesma conclusão em 1927.
Alexander Friedmann (18881925) publica dois artigos no
Zeitschrift
für
Physik
relacionando a distância e
velocidade
que constitui a
primeira evidência para a
expansão do Universo.
Hubble e Humason
6
1.2. O Paradoxo de Olbers.
Johannes Kepler (1571-1630), usou o fato de que o céu é escuro à noite como
argumento para provar que o Universo era finito, como que encerrado por uma
parede cósmica escura.
Edmund Halley (1656-1742) no século XVIII e pelo médico e astrônomo Heinrich
Wilhelm Mattäus Olbers (1758-1840) em 1826, quando passou a ser conhecida
como paradoxo de Olbers. “Como o brilho das estrelas cai com o quadrado da
distância (demonstrado por Johannes Kepler em seu Optica em 1604), enquanto
o número de estrelas aumenta com o quadrado da distância, o céu em média
deveria ser tão brilhante quanto a superfície de uma estrela média, pois estaria
completamente coberto delas.”
A solução proposta para este paradoxo é que o Universo não existiu sempre.
Como o Universo tem uma idade finita, e a luz tem uma velocidade finita, a luz
das estrelas mais distantes ainda não teve tempo de chegar até nós.Portanto o
Paradoxo de Olbers e a expansão do Universo resultante da Lei de Hubble são
consistentes, o Universo é finito no tempo.
CAPITULO II
2.1. Matéria Escura
Fritz Zwicky astrônomo suíço, postulou em 1937 (Astrophysical Journal, 86, 217).
que a velocidade das galáxias em aglomerados eram muito maiores do que
deveriam ser, e calculou que a massa do aglomerado deveria ser, pelo menos,
dez vezes maior do que a massa da matéria visível no aglomerado, isto é, da
massa em estrelas e gás pertencentes às galáxias. A essa matéria desconhecida
que só é captada porque exerce atração gravitacional sobre os demais corpos
celestes perceptíveis ficou sendo chamada de matéria escura.
Em 1980 Vera Cooper Rubin (1928-) determinou, pelas velocidades de rotação
das galáxias, que a matéria escura também está presente em galáxias individuais
(Astrophysical Journal, 238, 808).
De que composta essa matéria escura?
Se sua quantidade for somente de cinco a 10 vezes maior do que a de matéria
luminosa, ela poderia se constituir de partículas normais (bários); prótons e
nêutrons, não condensados em estrelas, poeira ou gás, senão deveríamos
detectá-los.
Poderia, porém, ser composta de buracos negros (objetos
colapsados gravitacionalmente), anãs marrons (objetos degenerados, mas de
massa inferior a estrelas e maiores que Júpiter), e planetas (que não geram sua
própria luz). Se, entretanto, a matéria escura for 100 vezes a luminosa, como a
teoria inflacionária exige, então estaria em partículas exóticas ainda não
detectadas na Terra, como neutrinos massivos, ou monopolos magnéticos, ou
energia escura. Se existirem, essas partículas podem compor mais de 90% da
massa do Universo, sem participar da formação de estrelas, planetas e seres
humanos.
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2.2. Energia Escura
Uma das propostas da composição da Terra é que ela era formada
segundo.Aristóteles de Estagira (384-322 a.C) por quatro elementos básicos:
terra, ar, fogo e que a matéria celeste era composta por um tipo de matéria
especial, a quinta-essência, ou quintessência. Nos últimos anos se tem usado o
termo quintessência para descrever a matéria (energia) dominante no Universo,
seja ela matéria escura ou energia do vácuo (constante cosmológica). Como
indica o nome, causa um falso vácuo, um estado metaestável do campo de
energia que, tendo pressão negativa, faz a gravitação agir repulsivamente,
Cerca de 70% do Universo é composto de energia escura, cuja natureza é ainda
um enigma para os físicos. Crédito:NASA.
2.3. Densidade Critica
Densidade necessária para parar a expansão do Universo.
Se velocidade de escape é definida como:
e a Lei de Hubble é:
Sendo o massa = volume .densidade
obtemos:
ou
logo :
ρcrítica ≈ 10-29 g/cm3
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2.4. Densidade crítica e a densidade da energia escura
Algumas proposições são de:
1.Se a densidade de energia escura permanecer constante, a expansão vai
continuar a acelerar,
2.Se a densidade de energia escura aumentar no tempo, a possibilidade é
acelerará muito mais rapidamente que a proposição 1 logo toda a matéria
existente no Universo se dissipará.(Big Rip)
3. Se a densidade de energia escura diminuir no futuro, é possível que o
universo comece a desacelerar podendo mesmo conduzir a um colapso(Big
Crunch)
http://astro.if.ufrgs.br/univ
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS.
9
Saraiva ,Maria de Fátima Oliveira; Filho, Kepler de Souza Oliveira.
Astronomia e Astrofísica. Departamento de Astronomia - Instituto de
Física.Universidade Federal do Rio Grande do Sul.Porto Alegre, 8 de
dezembro de 2003.
O Fascínio do universo / organizadores Augusto Damineli, João Steiner São Paulo : Odysseus Editora, 2010.