Superaglomerados de Galáxias: o esqueleto do Universo

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]