6 - A cosmologia é a ciência que estuda o Uiverso como um todo Flashcards
(17 cards)
O que é a cosmologia?
A cosmologia é uma área de investigação que estuda a evolução e a estrutura do Universo.
Qual é a idade estimada do Universo?
Aproximadamente 13,8 mil
milhões de anos.
A uma grande escala, podemos considerar que o Universo é homogéneo ou heterogéneo?
A grandes escalas, a matéria no Universo aparenta estar distribuída de maneira uniforme.
Devido a estas densidade e estrutura quase uniformes, o Universo parece quase igual em
qualquer lugar (homogéneo) e em qualquer direção (isotrópico). Deste modo, podemos dizer que, a grandes escalas, o Universo é homogéneo e isotrópico.
Porque motivo se diz que “os astrónomos estão sempre a observar o passado”?
É costume dizer que os astrónomos estão sempre a observar o passado devido ao facto de a velocidade da luz ser finita. Por este motivo, nunca vemos os objetos como eles são agora, mas sempre como eles foram no passado, devido ao tempo que a luz leva a chegar até nós.
Por exemplo, só conseguimos ver o Sol como ele era há cerca de oito minutos, já que a sua luz leva cerca
de oito minutos para chegar até à Terra.
Assim, podemos dizer que observar objetos astronómicos a diferentes distâncias fornece uma visão transversal da história cósmica. Já que, em média, o Universo tem as mesmas propriedades em todo o
lado, esta visão transversal fornece valiosos indícios sobre a nossa própria história.
Por que motivo só conseguimos observar diretamente uma fração de todo o Universo?
Como a luz viaja pelo espaço a uma velocidade finita, há regiões distantes do Universo que ainda não conseguimos observar, uma vez que a luz dessas regiões ainda não teve tempo suficiente para chegar aos nossos detetores na Terra.
Deste modo, só conseguimos ver os objetos que se encontram dentro de uma certa região designada “Universo Observável”, a qual engloba todos os objetos cuja luz teve o tempo necessário para chegar até nós.
Nota:
De particular interesse são objetos muito distantes perto do limiar dessa região, uma vez que estes nos aparecem com o aspeto que tinham quando o Universo tinha apenas começado.
O que é “energia escura e “matéria escura”?
As estrelas, o ar que respiramos, os nossos corpos e tudo o que vemos à nossa volta é feito de átomos, os quais são eles próprios constituídos por protões, neutrões e eletrões. Esta matéria é chamada bariónica, e é aquilo com que interagimos no nosso dia-a-dia. No entanto, existem evidências observacionais que mostram que a matéria bariónica representa apenas cerca de 5% da composição total do Universo.
De facto, o Universo é constituído sobretudo por uma forma de energia desconhecida designada energia escura (cerca de 68%), e por uma forma invulgar de matéria
chamada matéria escura (cerca de 27%).
A natureza das assim chamadas energia escura e matéria escura é uma área de investigação ativa, sobretudo através da observação das suas influências sobre a matéria bariónica.
Pode-se dizer que o Universo está estagnado ou a expandir-se?
O Universo está a expandir-se de forma acelerada, o que é atribuído à Energia Escura.
Explica a afirmação “A expansão do espaço faz com que a luz que nos chega de galáxias distantes sofra um desvio para o vermelho”.
A expansão cósmica influencia as propriedades da luz no Universo. A luz que nos chega de galáxias distantes é tanto mais desviada para o vermelho quanto maior for a distância entre nós e essa galáxia.
Este desvio para o vermelho pode ser compreendido diretamente em
termos do aumento do comprimento de onda da luz com o fator de escala cósmico, isto é, à medida que o espaço se expande, os comprimentos de onda da luz esticam-se, movendo-se para a parte mais longa do espectro, que é o vermelho.
É por este motivo que galáxias distantes só podem ser observadas nas bandas do infravermelho ou do rádio, e pela mesma razão a Radiação Cósmica de Fundo nos chega sobretudo no regime das micro-ondas.
Quanto mais distante uma galáxia, mais rapidamente se afasta de nós, e mais a sua luz é desviada para o vermelho.
As leis da natureza que estudamos na Terra funcionam da mesma forma em todo o Universo?
Houve já bastantes testes para saber se as leis da física, tais como as leis que governam a gravidade, a termodinâmica e o eletromagnetismo, são as mesmas na Terra e no Universo distante.
Até agora, todos esses testes indicam que as leis fundamentais da fisica se aplicam a todo o
Universo.
Completa a afirmação e explica o seu significado. “A estrutura do Universo a grandes escalas é constituída por —, — e —.
A estrutura do Universo a grandes escalas é constituída por filamentos, muralhas e vazio.
Amplos rastreios do Universo, na parte do espectro desviada para o vermelho, revelaram que, a grandes escalas da ordem de algumas centenas de milhões de anos-luz, o Universo parece-se com uma teia tridimensional, semelhante a uma esponja, feita de filamentos e vazios, a que os astrónomos chamam a “teia cósmica”.
Os filamentos e as muralhas contêm milhões de galáxias. Estas estruturas de grande escala
estendem-se por centenas de milhões de anos-luz, e têm em geral a espessura de dezenas
de milhões de anos-luz.
Os filamentos e as muralhas formam contornos à volta dos vazios, os quais têm diâmetros
na ordem de uma centena de milhões de anos-luz e contêm apenas algumas galáxias.
Por que razão é importante a radiação cósmica de fundo de micro-ondas?
A Radiação Cósmica de Fundo de Micro-ondas é a mais antiga radiação eletromagnetica, emitida das regiões mais distantes do Universo que podemos observar. É a relíquia remanescente do Universo primordial, quente e denso, impressa com informação de uma época em que o Universo tinha apenas cerca de 380 000 anos.
A Radiação Cósmica de Fundo de Micro-ondas é, deste modo, de extrema importância, uma vez que nos permite explorar o Universo primordial, permitindo-nos medir características chave do
Universo como um todo: a quantidade de Matéria Escura, matéria bariónica e Energia
Escura que contém, a geometria do Universo e a sua atual taxa de expansão.
A Radiação Cósmica de Fundo de Micro-ondas mostra que o Universo é aproximadamente
isotrópico e portanto também fornece evidência indireta da sua homogeneidade.
Explica o modelo do Big Bang.
A evolução do Universo pode ser explicada pelo modelo do Big Bang.
De acordo com a melhor evidência até agora disponível, há mais de 13 mil milhões de anos, toda a matéria e energia que vemos à nossa volta estavam contidas num volume mais pequeno do que um átomo. O Universo expandiu-se a partir desta fase de densidade e
temperatura elevadas (fase do Big Bang) até ao seu estado presente.
A fase do Big Bang, apesar do seu nome, não foi uma explosão, onde a matéria é projetada para fora na direção de espaço vazio já existente. Desde o início que todo o espaço disponível estava preenchido com matéria e, a partir do momento em que o mesmo se expandiu, a densidade média de matéria tem vindo a diminuir. Desde que se formaram as galáxias, a distância média entre elas tem vindo constantemente a aumentar.
O modelo do Big Bang faz numerosas previsões sobre o nosso Universo atual que podem
ser testadas, tendo a maioria das quais sido confirmada através de dados observacionais.
Qual é a principal diferença de eletrões livres e de eletrões em átomos?
Enquanto os electrões livres absorvem eficazmente toda a radiação que neles incide, os electrões em átomos absorvem apenas alguma da radiação que neles incide.
O Universo é constituído sobretudo por — e —.
O Universo é constituído sobretudo por energia escura e matéria escura.
(Ver figura 13)
O que acontece aos enxames de galáxias à medida que o Universo se expande?
À medida que o Universo se expande de modo sistemático a grandes escalas, os enxames
de galáxias afastam-se uns dos outros. Nos modelos modernos, todas as distâncias entre enxames de galáxias aumentam na proporção de um mesmo fator de escala universal.
Sistemas ligados entre si, como os enxames de galáxias, e grupos de galáxias ligadas pela sua própria gravidade, ou mesmo as próprias galáxias, não são afetados pela expansão cósmica.
É também de notar que, dentro dos enxames e grupos de galáxias, as galáxias individuais podem mover-se em órbita umas das outras, ou podem estar em rota de colisão umas com as outras.
Este último cenário é verdadeiro para a galáxia Via Láctea e para a galáxia de Andrómeda.
O que é a Lei de Hubble-Lemaître?
A Lei de Hubble-Lemaître diz-nos que quanto mais longe uma galáxia estiver de nós, mais
rapidamente se afasta de nós. Este facto sugeriu a possibilidade de vivermos em um Universo em constante expansão.
Os modelos que descrevem o Universo em expansão são referidos como —.
Os modelos que descrevem o Universo em expansão são referidos como LambdaCDM
(onde Lambda representa a componente de Energia Escura do Universo, e CDM é a sigla em
inglês para Matéria Escura Fria).
