Quasares e Matéria Escura - if
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Quasares e Matéria Escura Atila Costa, Ingrid Rais, Marcelo Diedrich, e Patrícia Gonçalves Seminário de Astronomia IFRS Novembro de 2013 Sumário Introdução................................................................................................................03 História.....................................................................................................................04 Radiotelescópios......................................................................................................06 Redshift....................................................................................................................08 Quasares...................................................................................................................12 Matéria Escura.........................................................................................................16 Composição..............................................................................................................20 Mapeamento da Matéria Escura...............................................................................22 Referências...............................................................................................................25 Introdução Abordaremos em nossa apresentação dois temas importantes trazidos pela astronomia. Primeiro falaremos sobre os Quasares, contando brevemente sobre sua história, o que é um Quasar e de sua relevância para a astronomia. Como segundo tema, trataremos sobre a Matéria Escura, onde mostraremos o que é, onde se encontra, como foi descoberta e como pode ser detectada. História Em 1963, dois astrônomos, Jesse Greenstein e Maarten Schmidt, do California Institute of Technology, estavam observando um objeto, chamado de 3C48. Ele parecia ter o brilho de uma estrela e outros como eles vinham sendo descobertos por radiotelescópios desde 1950. Suas pesquisas mostraram muitos pontos de radiação. Greenstein pensou que ele parecia estar a uma distância imensa, pelos seus cálculos 4 bilhões de anos-luz. Não era uma estrela, para liberar tanta energia a ponto de ser visível, o objeto teria que brilhar tanto quanto 50 galáxias juntas, cada uma com em média 100 bilhões de estrelas. Radiotelescópios Com o surgimento dos radiotelescópios vários estudos foram feitos no sentido de coletarem-se informações a respeito de fontes de rádio. Algumas dessas fontes eram tremendamente potentes e tinham como contraparte visual objetos que se assemelhavam a estrelas. Analisando o espectro luminoso percebeu-se que esses objetos apresentavam um grande desvio das linhas espectrais para a parte vermelha. Redshift O fato mais estranho a respeito dos quasares é seu Redshift (desvio da luz para o vermelho) que é muito elevado. Altos Redshift são indicativos da grande distância deles até a Terra. Quasares com alto redshift são de vital importância para os cientistas. Eles são vistos a grandes distâncias por serem muito luminosos, vê-se o Universo com 10 % da idade atual. Redshift O Redshift dos quasares mede a velocidade com que o Universo se expande, portanto, é um indicador de distâncias cósmicas. Quanto mais para o vermelho do espectro de luz, mais o objeto parece mover-se para longe de nós. Alguns quasares estão afastando-se a uma velocidade de aproximadamente 0,9c, caso o desvio se deva inteiramente ao Efeito Doppler, que causa mudança da luz para o vermelho do espectro. Quasares Em um Universo repleto de objetos estranhos, os quasares estão entre os mais exóticos. No princípio da década de 60, eram conhecidos como “rádio estrelas”. São difíceis de localizar por estarem muito distantes e aparecerem nas fotos com aspectos semelhantes ao de uma estrela. Mas é possível identificá-los, pois seu espectro é muito diferente ao de uma estrela. A massa de um Quasar seria de 1 milhão a 1 bilhão de vezes maior do que a massa do nosso Sol. E o seu diâmetro é imenso, cerca de 500 mil anosluz, sendo que o da Via Láctea é de “apenas” 100 mil anos-luz. Quasares O mais próximo Quasar conhecido está a 780 milhões de anos-luz. Calcula-se que entre 65 mil e 100 mil quasares sejam visíveis atualmente, mas eles eram bem mais comuns há bilhões de anos. Os quasares são considerados poderosas fontes de rádio, isso acontece porque no centro de um Quasar os elétrons são acelerados e, ao passarem por fortes campos magnéticos, percorrem caminhos helicoidais liberando energia (o chamado efeito síncrotron) através de ondas de rádio. Matéria Escura A matéria escura não pode ser vista por astrônomos com telescópios. Ela não emite nem reflete luz, por isso, não brilha como uma estrela. Basicamente, a matéria escura não pode ser vista - os cientistas conseguem apenas imaginar onde ela está com base nos efeitos gravitacionais do que eles podem ver. É matéria, porque se consegue medir sua existência por meio da força gravitacional que ela exerce. E é escura, porque não emite nenhuma luz. Essa segunda propriedade é justamente o que dificulta seu estudo. Matéria Escura Todas as observações de corpos no espaço são feitas a partir da luz ou de outro tipo de radiação eletromagnética emitida ou refletida pelos astros. Como a matéria escura não faz nenhuma dessas coisas, é "invisível". Ainda assim, sabe-se que ela está lá. Não conseguimos ver a matéria escura, mas podemos detectá-la por seus efeitos na matéria normal por meio da gravidade (rotação, efeitos de lentes gravitacionais) e pelos raios-X emitidos pela matéria escura quente. Na década de 1930, o astrônomo Fritz Zwicky, um húngaro radicado nos Estados Unidos, calculou a massa de algumas galáxias e percebeu que elas eram 400 vezes maior do que sugeriam as estrelas observadas! A diferença está justamente na massa de Matéria Escura. Composição Não sabemos a natureza exata da matéria escura. Mas podemos analisar algumas possibilidades. Primeiro, a matéria escura poderia ser matéria comum, feita de prótons, nêutrons e elétrons. Essa matéria comum não emite nem absorve luz, mas mostra os efeitos gravitacionais. Em segundo lugar, a matéria escura pode ser um tipo totalmente novo de matéria, ou matéria extraordinária. A matéria extraordinária consiste provavelmente em partículas subatômicas que interagem muito pouco com a matéria comum e foram chamadas de WIMPs (Partículas de grande massivas francamente interagentes). Mapeamento da Matéria Escura O lado escuro do universo agora está um pouco mais iluminado, graças ao maior mapa da matéria escura (a estranha substância que preenche a maior parte do espaço) já feita. Cientistas criaram a maior escala da matéria escura, revelando uma imagem da invisibilidade, que representa 98% de toda a matéria no Universo. A matéria escura nunca foi diretamente detectada, mas sua presença é sentida através da força gravitacional que exerce na matéria normal. Mapeamento da Matéria Escura “Nós sabemos muito pouco sobre o universo escuro”, afirma a cientista do estudo Catherine Heymans. “Nós não sabemos qual é partícula da matéria escura. É muito comentado que o entendimento final do Universo escuro irá envolver uma nova física”. O novo mapa revela a distribuição da matéria escura em um espaço maior do que já havia sido feito antes. Ele cobre mais de um bilhão de anos luz. Apenas para se ter uma ideia, um ano luz corresponde a algo em torno de 10 trilhões de quilômetros. Referências http://www.if.ufrgs.br/~thaisa/fis2003/quasares/quasares.htm http://cacella.tachyonweb.net/Quasares%20e%20Pulsares.htm http://mundoestranho.abril.com.br/materia/o-que-e-materia-escura http://ciencia.hsw.uol.com.br/materia-negra1.htm http://revistaplaneta.terra.com.br/secao/ciencia/quasares-os-devoradores-do-cosmo http://www.siteastronomia.com/o-que-e-um-quasar http://super.abril.com.br/tecnologia/quasares-quase-testemunhas-big-bang-438578.shtml http://hypescience.com/cientistas-realizam-o-maior-mapeamento-da-materia-escurano-universo/ Obrigado!!!!
