História contemporânea da Astronomia:

Aula 4

Astronomia moderna e a fronteira final

Ensino de Astronomia

Curso de extensão – Ensino de Astronomia no ABC

“Não há como voltar ao passado. A escolha é o Universo

ou o nada” – H. G. Wells

Novas formas de ver o Universo

Composição das atmosferas planetárias

A física clássica é questionada

Universo em expansão e o Big Bang

A física do muito pequeno e a do muito grande

Telescópios espaciais

Exploração do Universo fora da Terra

Joseph Von Fraunhofer (1787-1826)

Óptico

Linhas de Fraunhofer

◼ A luz é composta por diversas cores

◼ As linhas de absorção do espectro

Linhas de Fraunhofer

◼ Espectroscopia

Linhas de Fraunhofer

◼ William Hyde Wollaston – químico, utilizou prismas para ver as linhas de absorção antes de Fraunhofer

◼ Fraunhofer foi quem primeiro as catalogou

◼ Usando instrumentos desenhados por ele mesmo, Fraunhofer descreveu mais de 500 dessas linhas, as quais mais tarde foram finalmente utilizadas para estabelecer a composição química da atmosfera solar.

◼ Contribuições no desenvolvimento de instrumental óptico e nos processos de fabricação de vidros e lentes objetivas

◼ Aperfeiçoou os dispositivos passando usar uma fenda iluminada como fonte luminosa, uma lente colimadora antes do prisma, e uma luneta ocular para observar o espectro.

O que as linhas dizem sobre o Universo

◼ As linhas indicam que os elementos químicos absorvem a luz

◼ A comparação com o espectro da luz indica quais elementos compõem a fotosfera do Sol (camada externa, onde a luz das camadas mais internas é absorvida parcialmente.)

Composição do Sol

Hidrogênio (primeira detecção), Hélio,Ferro, Sódio, Cromo, Níquel, Oxigênio e Bário.

Composição das atmosferas

◼ Através deste processo, Kirchhof e Bunsen perceberam que cada elemento químico apresenta linhas de absorção diferentes

◼ A composição dos planetas e estrelas começou a ser catalogada

Cosmologia

Estuda a evolução e a estrutura do Universo

Immanuel Kant (1724-1804)

Immanuel Kant (1724-1804)

◼ Universos Ilhas

◼ Movimento ao redor do Sol é o mesmo das estrelas no firmamento

◼ Estrelas Nebulosas

◼ Outros Universos

Galáxias distantes

◼ William Herschel e Caroline Herschel - livro Catálogo das Mil Novas Nebulosas e Aglomerados de Estrelas

◼ Observou os distantes objetos nebulosos

◼ Catalogação das estrelas nebulosas

◼ Telescópios de alta qualidade

◼ Descobridor do planeta Urano

Estrelas nebulosas

William Parsons

◼ O Telescópio Leviatã

◼ A galáxia rodamoinho

Galáxia 5194

Medindo as distâncias

◼ Ângulo de paralaxe

◼ Segundo de arco

Medindo as distâncias

Medindo as distâncias

Algumas distâncias astronômicas

◼ Distância da Terra ao Sol – 150 milhões de Km - 1 Unidade Astronômica

◼ Estrela mais próxima – Proxima Centauri 1.3 Parsec – 4,24 anos-luz

◼ 1 parsec = 3,6 anos-luz = 3,086x10^13 km

James Clerk Maxwell (1831-1879)

Eletromagnetismo

◼ A velocidade das ondas eletromagnéticas

◼ Ole Roemer mediu a velocidade da luz em 1676

◼ 299.792.458 m/s

◼ A luz é um fenômeno eletromagnético

Max Planck (1858-1947)

Pequenas partículas

◼ A luz é composta de pequenas partículas chamadas de fótons

◼ Surge a física quântica

◼ A física do muito pequeno

◼ Um novo Universo a ser explorado

Albert Einstein (1879-1955)

Albert Einstein (1879-1955)

Relatividade especial

◼ Henri Poincaré antes de 1900

◼ Annus Mirabilis (1905)

◼ As teorias devem ser simples

Relatividade especial

◼ As leis da física se aplicam a todos os sistemas referenciais inertes

◼ A velocidade da luz ( c ) no vácuo é a mesma para todos os observadores independente do movimento da fonte de emissão

Relatividade Geral (1915)

◼ A gravidade distorce o espaço-tempo

◼ Equivalência entre física entre um campo gravitacional e a correspondente aceleração do sistema de referência

◼ Curvatura da luz

Relatividade Geral (1915)

◼ Geometria plana

◼ Espaço curvo

Teorias da Relatividade

◼ As teorias da relatividade serão discutidas com mais detalhes durante o curso

Universo Estático

◼ Einstein acreditava que o Universo era estático

◼ Universo inalterado

◼ Eventos locais

◼ Constante cosmológica de Einstein

Universo em expansão

◼ Alexander Friedmann

◼ Nenhum grande cientista da época se interessou pelo modelo

◼ Friedmann alterou as equações para que funcionassem em um Universo não estático

Big Bang

◼ Houve um início para o Universo

◼ O Universo está expandindo

◼ Os efeitos Red Shift (afastando) e Blue Shift (aproximando)

◼ Edwin Hubble

Edwin Hubble

Astrônomo

Hubble

◼ Observatório do Mount Wilson

◼ As estrelas nebulosas são galáxias

◼ Classificação das galáxias

◼ O garfo de Hubble

◼ O Universo está expandindo

A sequência de Hubble

Enxergando o Big Bang

◼ Primeira luz

◼ Radiação cósmica de fundo

◼ Primeiras galáxias

A morte fria do Universo

◼ Entropia

◼ Menos energia será produzida com o passar do tempo

◼ O aumento da Entropia

Físicos modernos: Stephen Hawking

Stephen Hawking (1942-2018)

◼ Um dos cientistas mais influentes do mundo desde Albert Einstein, também por sua constante preocupação em aproximar a Ciência das pessoas.

◼ Buracos negros

◼ Radiação Hawking

◼ Big Bang

◼ Conseguiu combinar distintos campos da física, mas igualmente importantes: gravitação, cosmologia, teoria quântica, termodinâmica e teoria da informação.

Dica de leitura

Carl Sagan (1934-1996)

Carl Sagan (1934-1996)

◼ Sagan trabalhou em numerosas missões como Mariner 9, Viking 1, Viking 2, Pioneer 10 e 11, e as Voyager 1 e 2;

◼ O primeiro a sugerir que Vênus não tinha um clima tropical ameno semelhante ao da Terra, como a maioria dos cientistas acreditava;

◼ Sugeriu que as mudanças de cor que observávamos em Marte eram devidas às tempestades de poeira;

◼ Nome fundamental na divulgação de astronomia;

Mário Schenberg (1914-1990)

Marcelo Gleiser

Telescópios espaciais

◼ Observatório orbital espacial 1 e 2 (1971/1972)

◼ A necessidade de se ter observatórios e telescópios espaciais

◼ Evitar a interferência causada pela atmosfera

◼ Hubble Space Telescope

Telescópio Espacial Hubble

◼ Lançado em 1990

◼ Foram realizadas mais de 1 milhão de observações

◼ A ferramenta científica com mais artigos escritos com base em suas descobertas. Mais de 15.000

Telescópio Espacial Hubble

Rádio Telescópios

◼ Vasculha o Universo buscando emissões na frequência de Rádio.

◼ Não possui espelhos

◼ As ondas de rádio atravessam as nuvens

◼ O radiotelescópio de Arecibo em Porto Rico foi até faz pouco o maior telescópio fixo do mundo, com um espelho de 305 m de diâmetro feito de placas de alumínio.

◼ O rádio telescópio chinês, FAST,atualmente é o maior do mundo com 500 metros de diâmetro

Radio telescópio de Arecibo e FAST

Telescópios Infravermelhos

◼ Telescópios infravermelhos funcionam de forma similar aos óticos, mas tem que ser resfriados, i. e. com hélio líquido;

◼ No infravermelho dá para observar a formação de estrelas e galáxias, a composição química de planetas;

Telescópios Infravermelhos Spitzer e Herschel

Corrida espacial

◼ O fim da segunda guerra mundial e o início da guerra fria

◼ Os soviéticos avançam

◼ Os norte americanos afirmam que irão pisar na lua até o fim da década de 1960.

◼ O pouso na Lua em 20 de julho de 1969

Programas espaciais

◼ NASA – National Aeronautics and Space Administration

◼ ROSCOSMOS – Agência espacial Russa

◼ ESA – Agência Espacial Européia

◼ Japão, Índia e China

Programas espaciais

◼ Sputnik foi lançado em 1957

Programas espaciais

◼ ROSCOSMOS – Agência espacial Russa

◼ Primeiro ser humano a ver a curvatura da Terra

◼ Yuri Gagarin

Programas espaciais

◼ NASA – National Aeronautics and Space Administration

◼ Apollo 11

◼ Diversas missões

Apollo 11

Programas espaciais

◼ Voyager (1977);

◼ Estação Espacial Internacional (1998);

◼ New Horizon (2006);

◼ Mars Rover (2020);

Próxima aula – 13/04/2019

Primeira aula de Sistema Solar(Terra, Lua e Sol)

Até lá!

Obrigado!

“Em algum lugar, algo incrível está esperando para ser descoberto.”

(Carl Sagan)