o lado escuro do universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · a expansão do...
TRANSCRIPT
![Page 1: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/1.jpg)
O Lado Escuro do Universo
Martín Makler
ICRA/CBPF
![Page 2: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/2.jpg)
O Cosmos Dinâmico
O Universo em Expansão
“O universo não é uma idéia minha. A minha idéia do Universo é que é uma idéia minha.”
![Page 3: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/3.jpg)
A Expansão do Universo● Henrietta Leavitt (1912):
■ método para medir grandes distâncias com estrelas cefeidas
● Vesto Slipher (1917): ■ medida da velocidade de galáxias
● Edwin Hubble (1923): ■ descobre a natureza extragaláctica das “nebulosas
espirais” (Andrômeda)● Hubble (1929):
■ descobre a expansão do universo
![Page 4: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/4.jpg)
Espectro de Linhas
Linhas de absorção devido à presença de gás
• Cada elemento químico possui linhas características• Instrumento central em Astronomia
• Composição química.... e• Velocidade!
![Page 5: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/5.jpg)
O Desvio para o Vermelho● Efeito Doppler
1 /: 1 / , para 1 /
v cz v c v cv c
ll
D += = - <<
-
Desvio parao azul
Desvio parao vermelho
![Page 6: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/6.jpg)
O desvio para o vermelho
el
rl
r e
e
z l ll-
=
Espectro observado
Espectro “de referência”
![Page 7: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/7.jpg)
A Expansão do Universo● Vesto Slipher (1917): desvio para o
vermelho de galáxias (13 de 15)
● Hubble (1929): descobre a expansão do universo
![Page 8: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/8.jpg)
A Expansão do Universo I
A B C
vvEm relação a B
2v2v
A B C
vv
Em relação a A
Homogênea e aumenta linearmente com a distância
![Page 9: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/9.jpg)
A Expansão do Universo IHomogênea e Isotrópica em Grandes Escalas
Não é explosão! Não possui centro!
Relação linear: 0v H d=
0 100 / /H hKm s Mpc=
O Parâmetro de Hubble:
Dados do Hubble: h = 5
![Page 10: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/10.jpg)
O Diagrama de Hubble (Versão Atual)
Distância (Mpc)
Velo
cidad
e (km
/s)
Dados do Hubble
0.72 0.08h =astroph/0012376 (Astrophys. J. 553, 47 (2001))
![Page 11: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/11.jpg)
O Lado Escuro do Universo
Episódio I
![Page 12: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/12.jpg)
Grupos de GaláxiasO Grupo Local
Tamanhos fora de escala
![Page 13: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/13.jpg)
Aglomerados de Galáxias
Aglomerado de ComaAglomerado de Hydra
![Page 14: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/14.jpg)
A Matéria Escura● Dispersão de velocidades em
aglomerados (Zwicky 1934)
2 K GE E= -Teorema do Virial
221 1 1
2 2 2i ii
GMm vR
- -:
22RvMG
:
Matéria
escura
![Page 15: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/15.jpg)
Aglomerados em raiosx
Aglomerado de Hydra
![Page 16: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/16.jpg)
Aglomerado de comaComa no ótico
Coma em raios x
Mgás ~ 20 x Mestrelas
Ainda assim matéria escura é 80%Gás é distribuido mais suavemente
Matéria
escura
![Page 17: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/17.jpg)
Lentes Gravitacionais
“deformação” da trajetória da luz pelo espaçotempo curvo
Imagens múltiplas
![Page 18: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/18.jpg)
Efeito Fraco de Lente Gravitacional
Deformação (e magnificação) das imagens das galáxias
Orientação na direção tangencial Matéria
escura
![Page 19: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/19.jpg)
Comparação entre medidas da matéria escura em aglomerados
E. S. Cypriano, et al., astroph/0504036
z = 0.17Matéria escura é menos concentrada
• efeito fraco de lente gravitacional• emisão de raiosx • dispersão de velocidades ⇒ concordam em ~ 20% (para aglomerados relaxados)
![Page 20: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/20.jpg)
astroph/9909252M33
matéria escura
disco estelar
gás
A Matéria Escura em Galáxias
● Curvas de rotação de galáxias
[ ]GM r
rV r
r( ) ( )2
2
=
Estimativa simples:
3 10Halo VisivelM M-
Matéria escura é menos concentrada
Matéria
escura
![Page 21: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/21.jpg)
Aglomerados de Galáxias● 3 formas de medir a massa com aglomerados:
■ Movimento das galáxias (virial)■ Lente gravitacional■ Emissão de raiosx
Mgás ~ 20 x Mestrelas
Ainda assim matéria escura é 80%Gás é distribuido mais suavemente
Hydra A no ótico
Hydra A em raios x
![Page 22: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/22.jpg)
Matéria Escura no UniversoEvidências:● Curvas de rotação de galáxias ● Movimentos de galáxias e aglomerados (virial e grande escala)● Fluxos de raiosX em aglomerados● Lentes gravitacionais● Efeito SunyaevZel’dovichHá ~5x mais matéria escura que matéria usual!Não Bariônica: Não interage com a matéria bariônica
(não dissipa nem emite luz)Onde está a matéria “ordinária”?● Matéria visível (estrelas): 10%● A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas, BN)
A matéria escura é a componente que se aglomera dominante da densidade de massa do Universo
![Page 23: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/23.jpg)
A Estrutura em Grande Escala
Fazendo um “Mapa” do Universo
![Page 24: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/24.jpg)
Galáxias no HUDF
![Page 25: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/25.jpg)
Estrutura em Grande Escala
![Page 26: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/26.jpg)
Lei de Hubble (de Sitter)
Mapa 3D do Universo0v H d≈
v cz c λ λ= = ∆Efeito Doppler1
0d H cz-exp pec na realidade v = v v +
![Page 27: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/27.jpg)
Estruturas complexas: Filamentos, paredes e bolhas,
contendo 80% da matéria luminosa
Mais de 220.000 galáxias
Mapa do Two Degree Field
![Page 28: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/28.jpg)
Fazendo um Mapa do Universo
![Page 29: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/29.jpg)
Imagens das galáxias (2D) Posição incluindo a distância (3D)
![Page 30: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/30.jpg)
Mapa 3D da Estrutura em Grande Escala
● Cor intínseca (gr)
● Relação corluminosidade
![Page 31: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/31.jpg)
Mapa 3D da Estrutura em Grande Escala
● 145.000Galáxias
0.02<z<0.22
Relação cordensidade“dedos de Deus”
vermelhos
![Page 32: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/32.jpg)
O Sloan Digital Sky Survey
Dados tornados públicos em 2005 (DR4):■ Cobertura angular de ~16% do céu■ Fotometria de 180 milhões de galáxias, quasares e
estrelas■ Espectro (desvio para o vermelho) de 565.715
galáxias, 76.483 quasares e 153.087 estrelas■ 12 TB de dados■ A fotometria já foi completada (9100 graus quadrados)
![Page 33: O Lado Escuro do Universo - if.ufrj.brjoras/disciplinas/07.1/topicos/makler.pdf · A Expansão do Universo ... A maior parte da matéria bariônica é “escura” (gás, planetas,](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081401/5be3190809d3f20f518cdbbb/html5/thumbnails/33.jpg)
As escalas no Universo
Existem cerca de 60 bilhões de galáxias no
Universo!60.000.000.000