Slide 1 - Prof Leonardo

Origem e Evolução do Universo
Professor Leonardo
O que é o Universo e como ele surgiu ?
Universo, o conjunto de tudo quanto existe
(dicionário Aurélio).
Cosmologia
Professor Leonardo
Cosmologia
Professor Leonardo
Matéria e Antimatéria
A matéria ordinária  átomos cujo núcleos são
compostos de prótons e nêutrons, circundados
por elétrons;
Princípio da Simetria
Na natureza, para cada partícula ou efeito, existe
outra partícula ou efeito oposto;
que devem existir regiões do Universo,
provavelmente em nossa própria galáxia, nas
quais a matéria presente seja constituída de
"antipartículas“
Cosmologia
Professor Leonardo
Antipartículas
partículas elementares com propriedades
simétricas às das partículas elementares
conhecidas;
antielétron  positron;
quarks  antiquarks;
prótons  antiprótons;
átomos  antiátomos.
Cosmologia
Professor Leonardo
Antimatéria  átomos teriam núcleos
negativos,
formados
por
antiprótons
e
antinêutrons rodeados de pósitrons.
Quando uma partícula encontra a sua
antipartícula, ambas se aniquilam uma à outra e
transformam-se em energia, normalmente em
forma de fótons de alta energia (raios gama).
BURACO NEGRO
Professor Leonardo
O que é um buraco negro?
Segundo a relatividade, a gravidade não é mais
do que a manifestação do encurvamento do
espaço-tempo provocado pelos corpos do
Universo. Um buraco negro é portanto um objeto
que encurva de tal modo o espaço-tempo que
forma um poço sem fundo de onde nem a luz pode
escapar.
Visto que nada viaja mais rápido que a luz, nada
pode escapar a um buraco negro.
BURACO NEGRO
Professor Leonardo
1911: Prediz a curvatura da luz pela ação da
gravidade.
BURACO NEGRO
Professor Leonardo

2GM   Velocidade de escape ou


Ve 
R
 Velocidade cósmica segunda 
Terra  Ve ≥ 11,2 Km/s
Buraco Negro  Ve ≥ 3.105 Km/s
BURACO NEGRO
Professor Leonardo
CURVATURA DA LUZ
BURACO NEGRO
Professor Leonardo
Como se forma um Buraco Negro?
Uma estrela com cerca de 10 vezes a massa solar
desenvolve-se durante cerca de 1 bilhão de anos
transformando hidrogênio em hélio através de reações
nucleares que ocorrem no núcleo.
Quando o combustível de hidrogênio se acaba, a estrela
começa a colapsar sobre si mesma por não haver nada
que sustenha a pressão da gravidade.
À medida que a estrela encolhe, a gravidade aumenta.
Quando o raio da estrela for de 30 km a sua velocidade
de escape torna-se superior à da luz e forma-se um buraco
negro.
BURACO NEGRO
Professor Leonardo
Disco de Acreção - Consiste na matéria que está a ser
absorvida pelo buraco negro.).
BIG BANG
Professor Leonardo
1919 – Einstein
Observa a curvatura
da luz em um eclipse
do sol observado no
Brasil e na África do
Sul.
BIG BANG
Professor Leonardo
Um universo inicial de energia
e partículas
virtuais, que precedeu o espaço e o tempo (como o
atual).
As
partículas
iniciais
materializaram
provavelmente por
um "tunelamento quântico",
formando a matéria inicial em (10-34 seg.)
O universo tinha o tamanho de uma bola de gude
(OVO CÓSMICO OU ÁTOMO PRIMORDIAL)
O Big Bang
Professor Leonardo
Um
universo
inicial
infinitamente pequeno.
O imenso acumulo de
matéria
e
energia
comprimidas.
Esta situação crítica gerou
o BIG BANG entre 12 a 15
bilhões de anos atrás
(13,7 ± 0,2).109 anos(2003)
Estrelas iniciais do Big Bang
Professor Leonardo
Os
primeiros
astros
possuíam
enorme
massa,
brilhavam intensamente,
e
explodiram antes de completar
3 milhões de anos;
Ao explodirem, impulsionam
no espaço o gás condensado e
espalham
átomos
mais
pesados que
hidrogênio e
hélio;
Originando
geração estelar.
a
segunda
Estrelas geradoras das Galáxias
Professor Leonardo
A segunda geração
de
estrelas
nas
nuvens
de
gás
primordial
do
universo primitivo, é
a fonte da geração
das galáxias atuais.
Fusão de Galáxias
Professor Leonardo
As
colisões
entre
galáxias
eram,
e
continuam
sendo
comuns.
Este
“canibalismo”
sugere que no passado
(bilhões
de
anos)
existiria maior número
de galáxias que existem
atualmente.
Nossa galáxia
Professor Leonardo
Nossa galáxia no
centro e a galáxia
Andrômeda abaixo.
A nossa Galáxia –
Via Láctea.
O aglomerado de
galáxias em que ela
de encontra.
O Sistema Solar
Professor Leonardo
O planeta Terra
esta localizado na
terceira órbita e a
nossa estrela o
Sol esta abaixo a
esquerda.
Mercúrio,
Vênus,
Terra, Marte, Júpiter,
Saturno,
Urano,
Netuno e Plutão
O planeta Terra
Professor Leonardo
Após 4,5 bilhões
consolida-se
a
formação do nosso
planeta.
As primeiras formas
de
vida
biológica
iniciam somente 500
milhões de anos após.
A incerteza
Professor Leonardo
O
universo
fechado
esta
destinado a desabar
sobre si mesmo (BIG
CRUNCH).
A única incerteza é
se ele irá chegar
perto do ponto onde
tudo começou.
CRONOLOGIA
Energia
se
Temperatura 
expandindo
Professor Leonardo
rapidamente

E = mc2  quarks+ antiquarks geram energia
na forma de radiações eletromagnéticas (fótons)
... mas, quarks >> antiquarks
quarks+quarks  prótons e nêutrons (Força
Nuclear Forte
10-6 s fusão de quarks é concluída e os quarks
desaparecem
Cronologia
Força Nuclear Forte
Professor Leonardo
Cronologia
Professor Leonardo
Força Nuclear Fraca  nêutron emite um elétron e
um neutrino ou antineutrino e se transforma em
próton, mas próton é capaz de capturar um elétron e
um neutrino e se transformar em nêutron.
1 s  Temperatura   próton não consegue mais
capturar e- e o neutrino e se transformar em nêutron...
mas, nêutron consegue transformar em prótons  no
Universo nº prótons > nº nêutrons (4:1)
Cronologia
Professor Leonardo
Força Nuclear Fraca
Cronologia
Professor Leonardo
 15 s  prótons + nêutrons (Força Núclear Forte) 
Núcleos atômicos;
Próton sózinho = núcleo de Hidrogênio;
Próton + nêutron = núcleo do deutério;
Próton + 2 nêutrons = núcleo do trítio;
2 Prótons + 2 nêutrons = núcleo do hélio (também
chamado de partícula );
Cronologia
Professor Leonardo
 3 minutos  terminam as fusões   75% de
núcleos de H   23% de núcleos de He e 2%
demais núcleos;
 Universo Opaco por que as radiações
eletromagnéticas não conseguem expandir-se
por estarem confinadas por uma barreira
formada por elétrons, neutrinos e pelos
núcleos atômicos;
Cronologia
Professor Leonardo
“ A Muralha “
Universo Opaco
Universo Transparente
Cronologia
Professor Leonardo
380.000 anos (T 6000K)  força eletromagnética
 núcleos capturam e- p/ formarem primeiros
átomos;
barreira desaparece  Universo transparente 
radiação se expande e preenche o Universo com a
radiação cósmica de fundo ( 2,7 K)
 200 milhões anos  força gravitacional 
começam a se formar as galáxias
Cronologia
Professor Leonardo
Cronologia
Professor Leonardo
O que pode acontecer ???
Professor Leonardo
Densidade < Densidade crítica
Raio do Universo
Big Bang
Densidade = Densidade crítica
Densidade > Densidade crítica
Big Crunch
Tempo
Evidências do Big Bang
Professor Leonardo
HUBBLE E A SUA LEI !!!
“Quanto
mais distante
a galáxia, maior sua
velocidade
de
afastamento .”
Cosmologia
Professor Leonardo
v
tg   H

d
Radiação Cósmica de fundo
Professor Leonardo
Atual
13,6 cm
Paradoxo de Olbers
Professor Leonardo
Explicação do Paradoxo de Olbers
Professor Leonardo
O céu deveria ser claro à noite, pois
existem bilhões de estrelas enviando
luz para nós…como não é ...
A idade do Universo é finita… por que se
fôsse eterno a luz de todas as estrelas já
teria chegado até nós e a noite seria clara…