Sistema Solar

Sistema solar é o nome dado ao conjunto de astros que giram em torno do Sol devido à sua atração gravitacional.

Estima-se que tenha se formado há 4,6 bilhões de anos atrás (ou 9 bilhões de anos depois do Big Bang) através da condensação de uma nuvem de gases.

O Sol é uma estrela média e contém 99,85% de todo gás e poeira existentes na nuvem original.

A comunidade científica reclassificou os corpos do sistema solar em oito planetas (Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Netuno), cinco planetas anões (Ceres, Plutão, Haumea, Makemake e Éris), além dos corpos do Cinturão de Asteróides e de Kuiper e da Nuvem de Oort.

Referências Bibliográficas:

VEIGA, C. H. Sistema Solar, Observatório Nacional, 2009 

ZABOT, A. M. Astrofísica Geral, Módulo 2, Universidade Federal de Santa Catarina, 2018 

STEINER, J. E. Astronomia: Uma Visão Geral I, Universidade de São Paulo, 2014

Quarta Dimensão

Um ponto não tem dimensões. Uma reta tem uma dimensão. Um quadrado tem duas dimensões. Um cubo tem três dimensões.

Pela teoria da relatividade de Einstein, o tempo é a quarta dimensão do universo. Mas, e se existisse uma quarta dimensão espacial?

O próximo objeto da sequência, de quatro dimensões, é chamado de hipercubo. Ele é formado quando surge uma quarta dimensão perpendicular às outras três. 

Animação que representa a sombra de um hipercubo
Fonte da imagem: Jason Hise, Maya e Macromedia Fireworks

Em um universo fechado (ver artigo: A Geometria Global do Espaço-Tempo), o espaço-tempo é curvado numa outra dimensão desconhecida, de modo que ele seja finito mas sem fronteiras.

Deixarei o vídeo abaixo para mais informações:

 

Referências Bibliográficas:

SAGAN, C. E. Cosmos, 1ª Edição, São Paulo, Companhia das Letras, 2017

Redshift e Blueshift

Em Física, redshift (desvio para o vermelho) é o efeito onde há uma redução da frequência da luz emitida por alguma fonte e blueshift (desvio para o azul) é onde há o aumento. Esses desvios de frequência podem ter três causas:

• Efeito Doppler:

Se a fonte luminosa se afastar do observador, haverá o redshift. Se aproximar, haverá o blueshift.

• Gravidade:

A curvatura do espaço-tempo pode aumentar (gerando redshift) ou reduzir (gerando blueshift) o comprimento de onda de uma radiação eletromagnética.

• Expansão do Universo:

A expansão cosmológica pode alongar o comprimento de onda, ocorrendo o redshift. Se o Universo colapsasse, observaríamos o blueshift.  

Referências Bibliográficas:

VEIGA, C. H. Cosmologia: da Origem ao Fim do Universo, Módulo 3, Observatório Nacional, 2015 

Cronologia da História do Universo segundo a Teoria do Big Bang

10^-35 segundos: a inflação cósmica cria um grande e homogêneo trecho de espaço preenchido por uma granulosa sopa de quarks.

10^-30 segundos: um tipo potencial de matéria escura (áxions) é sintetizado.

10^-11 segundos: matéria supera a antimatéria.      

10^-10 segundos: um segundo tipo potencial de matéria escura (neutralinos) é sintetizado.

10^-5 segundos: prótons e nêutrons se formam a partir dos quarks.

0,01 - 300 segundos: hélio, lítio e núcleos de hidrogênio pesado formam-se a partir de prótons e nêutrons.

380 mil anos: átomos se formam a partir de núcleos e elétrons, liberando a radiação cósmica de fundo em microondas.

380 mil anos - 300 milhões de anos: a gravidade continua a amplificar as diferenças de densidade no gás que preenche o espaço.

300 milhões de anos: primeiras estrelas e galáxias se formam.

1 bilhão de anos: limite das observações atuais (objetos com redshifts mais altos)

3 bilhões de anos: aglomerados de galáxias se formam; picos de formações estelares.

9 bilhões de anos: o sistema solar se forma.

10 bilhões de anos: energia escura domina e, a partir desse ponto, a expansão do Universo começou a acelerar.

13,7 bilhões de anos: hoje.

Referências Bibliográficas:

TURNER, M. S. Origem do Universo, Scientific American, São Paulo, Ano 8, nº89, p. 26-27, Outubro, 2009

Teoria αβγ

A teoria Alpher-Bethe-Gamow (ou αβγ paper) foi o assunto da tese de doutorado de Ralph Alpher, cujo orientador era George Gamow.

Gamow decidiu adicionar o nome de Hans Bethe ao artigo, a fim de criar um trocadilho que é uma referência às três primeiras letras do alfabeto grego: α, β e γ.

Essa teoria diz que o Big Bang deveria ter criado inicialmente hidrogênio, hélio e, mais tarde, elementos mais pesados para explicar sua abundância no Universo.

Estudos posteriores, demonstraram que os demais elementos surgem através de nucleossíntese estelar. 

O Universo é composto de 75% de hidrogênio e 25% de hélio que, juntos, representam cerca de 99% da massa de bárions existente no Cosmos.

Referências Bibliográficas:

VEIGA, C. H. Cosmologia: da Origem ao Fim do Universo, Módulo 7, Observatório Nacional, 2015

ZABOT, A. M. Astrofísica Geral, Módulo 5, Tema 22: O Big Bang e Tema 24: Cosmologia Observacional, Universidade Federal de Santa Catarina, 2018

STEINER, J. E. Astronomia: Uma Visão Geral II, Aula 18 - Confirmando o Big Bang, Universidade de São Paulo, 2013

https://journals.aps.org/pr/pdf/10.1103/PhysRev.73.803

Paradoxo de Olbers

O paradoxo de Olbers é um dos indícios de que houve o Big Bang e pode ser explicado pelo seguinte raciocínio:

• O céu é escuro à noite

• A luz tem uma velocidade finita

• Só podemos ver no céu objetos que estão relativamente próximos de nós, cuja luz teve tempo de chegar até aqui

 

Conclusão

O Universo teve um início, porque se sempre tivesse existido, a luz de estrelas muito distantes já teria chegado até nós e o céu noturno seria completamente claro. Mas isso não ocorre.

Referências Bibliográficas:

VEIGA, C. H. Cosmologia: da Origem ao Fim do Universo, Módulo 4, Observatório Nacional, 2015

ZABOT, A. M. Astrofísica Geral, Módulo 5, Tema 22: O Big Bang, Universidade Federal de Santa Catarina, 2018 

http://astro.if.ufrgs.br/univ/univ.htm

Radiação Cósmica de Fundo

George Gamow, ao apresentar formalmente a teoria do Big Bang, previu que o Universo deveria ter uma radiação que já teria perdido sua forma de luz, mas que seria identificável em forma de microondas.

Em 1964, Arno Penzias e Robert Wilson confirmaram a hipótese de Gamow, ao descobrirem por acaso a radiação cósmica de fundo, que foi mapeada décadas mais tarde por leituras de satélite.

Imagem do satélite WMAP da anisotropia da radiação cósmica de fundo 
Fonte da imagem: NASA/WMAP Science Team

A temperatura dessa radiação, atualmente, é de aproximadamente 2,7 K, o que a torna, na maior parte, isotrópica. Mas a imagem acima mostra pequenas variações térmicas, que caracterizam sua anisotropia.

Vários fatores contribuíram para a isotropia e anisotropia da radiação cósmica de fundo, mas tentarei abordar algumas das principais ideias para se ter uma visão geral do assunto.

Cerca de 10^-35 segundos depois do Big Bang, ocorreu um processo chamado inflação, um surto de expansão acelerada. Isso contribuiu para a isotropia, pois a gravidade era repulsiva. Mas o Universo primordial era um sistema com flutuações quânticas que foram expandidas por esse mecanismo.

O contato térmico que as partes do Universo tiveram, garantiu a isotropia e os efeitos gravitacionais que amplificaram as diferenças de densidade e temperatura, garantiram a anisotropia.

Inicialmente, esta radiação estava acoplada na matéria e os fótons não tinham como vagar pelo espaço. Mas foi liberada 380 mil anos depois do Big Bang e hoje a estudamos com a tecnologia atual.

Referências Bibliográficas:

VEIGA, C. H. Cosmologia: da Origem ao Fim do Universo, Módulo 4, Observatório Nacional, 2015

ZABOT, A. M. Astrofísica Geral, Módulo 5, Tema 22: O Big Bang e Tema 24: Cosmologia Observacional, Universidade Federal de Santa Catarina, 2018

STEINER, J. E. Astronomia: Uma Visão Geral II, Universidade de São Paulo, 2013

GREENE, B. R. A Realidade Oculta: Universos Paralelos e as Leis Profundas do Cosmo, 1ª Edição, São Paulo, Companhia das Letras, 2011

Expansão do Universo

Até o século XX, o universo conhecido era apenas a Via Láctea. 

Em 1923, o astrônomo Edwin Hubble, medindo distâncias de variáveis cefeidas da galáxia de Andrômeda, constatou que o que se pensava que era uma nebulosa, era na verdade uma outra galáxia. 

Em 1929, Hubble, ao medir o desvio para o vermelho (redshift) de aglomerados de galáxias distantes, concluiu que o universo está em expansão e que as galáxias estavam se afastando a uma velocidade proporcional à sua distância - lei de Hubble.

A lei de Hubble é expressa pela seguinte equação:

v= Ho×d

Onde:

v é a velocidade de recessão em km/s

d é a distância em Megaparsecs (Mpc)

Ho é a constante de Hubble, cujo valor atual estipulado é de cerca de 72 Km/s/Mpc

Referências Bibliográficas:

VEIGA, C. H. Cosmologia: da Origem ao Fim do Universo, Módulo 3, Observatório Nacional, 2015

ZABOT, A. M. Astrofísica Geral, Módulo 5, Tema 22: O Big Bang, Universidade Federal de Santa Catarina, 2018 

STEINER, J. E. Astronomia: Uma Visão Geral II, Aula 5 - O Universo em Expansão: A Lei de Hubble, Universidade de São Paulo, 2013

Princípio Cosmológico

O princípio cosmológico é a hipótese de que o universo, em larga escala, seja homogêneo e isotrópico.

Homogeneidade significa distribuição uniforme de matéria. Já isotropia, implica que em todas as direções as propriedades físicas não variam. Ou seja, segundo essa ideia, o universo é o mesmo em qualquer parte e não há lugares privilegiados.

Pode-se notar que a homogeneidade é uma consequência da isotropia, mas não o contrário.

O princípio cosmológico facilita muito o estudo do universo, e ele não é demonstrado nem concluído através de observações, mas apenas aceito como verdade. E foi sobre esse princípio que se construiu a cosmologia moderna.

Referências Bibliográficas:

VEIGA, C. H. Cosmologia: da Origem ao Fim do Universo, Módulo 4, Observatório Nacional, 2015

ZABOT, A. M. Astrofísica Geral, Módulo 5, Tema 23: Questões Cosmológicas, Universidade Federal de Santa Catarina, 2018

STEINER, J. E. Astronomia: Uma Visão Geral II, Aula 17 - A Origem do Universo: O Big Bang, Universidade de São Paulo, 2013

http://astronomia.blog.br/principio-cosmologico-homogeneidade-e-isotropia/

Método Alternativo para Solucionar Equações de 2º Grau

Quando eu estava no último ano do ensino fundamental, com meus 13/14 anos, eu deduzi um método alternativo para solucionar equações de 2º grau. Pensava que era uma ideia completamente nova, mas acabei descobrindo que não.

De qualquer forma, irei demonstrar aqui tal método.

O método convencional para solucionar equações de 2º grau, é pela fórmula de Bhaskara. Também utiliza-se a soma e o produto das raízes para tal finalidade.

Vejamos a dedução das fórmulas de soma e produto:

Com a soma e o produto das raízes, descobre-se a solução da equação por meio de adivinhação.

O método que eu deduzi, não necessita de adivinhação. 

Fazendo-se a subtração das raízes, temos uma outra relação:
            

Assim, pode-se criar um sistema de equações com soma e subtração das raízes:

Vejamos um exemplo resolvido:

Agora, resolvendo do modo convencional:

Porém, vi que, no item 3.4 desta dissertação, esse método já havia sido descoberto. Vejam: https://ppgmat.ufersa.edu.br/wp-content/uploads/sites/58/2016/02/Disserta%C3%A7%C3%A3o-Alberton-Fagno.pdf

∆ =

Astronomia, Astrofísica e Cosmologia

Existem três ciências que estudam o Cosmos: a Astronomia, a Astrofísica e a Cosmologia. Mas, afinal, o que são e qual a diferença entre elas?

A Astronomia estuda os astros e seus fenômenos, tudo o que compõe o Universo em macroescala.

A Astrofísica nada mais é, do que a aplicação da Física na Astronomia. Estuda a composição química, as leis que regem os corpos celestes, dentre outras coisas.

Enquanto a Astronomia e a Astrofísica geralmente estudam partes mais específicas do Universo, a Cosmologia é mais abrangente e estuda o Universo como um todo (sua origem, estrutura e evolução).

Referências Bibliográficas:

http://www.iag.usp.br/siae98/astronomia/p3.htm 

Gato de Schrödinger

O gato de Schrödinger é um experimento mental criado pelo físico Erwin Schrödinger. Geralmente, é descrito por um gato preso em um local, junto com um objeto nocivo instável.

Se o objeto nocivo em questão entrar em atividade, o gato morrerá. Caso contrário, ele permanecerá vivo.

Antes de se olhar para o gato, a Mecânica Quântica sugere que ele está simultaneamente vivo e morto. Mas depois de se ver o gato, só aparece uma possibilidade: vivo ou morto.

Deixarei o vídeo abaixo para melhor entendimento:

 

Referências Bibliográficas:

BAKER, J. 50 Ideias de Física Quântica Que Você Precisa Conhecer, 1ª Edição, São Paulo, Editora, Planeta, 2015

Estranha Fonte de Luz na Lua

Certa vez, enquanto usava o site de bate-papo Omegle, encontrei uma pessoa muito interessante. Era um cara formado em Ciência da Computação e que entendia algo de Astrofísica também. Perguntei se ele era astrofísico e me disse que estudou Astrofísica, mas não possuía um título devido a certos problemas.

Disse também que estava estudando uma fonte de luz estranha na Lua e me mandou algumas fotos. Veja abaixo:

Pesquisei sobre o assunto e descobri que pode ser que o fundo de uma cratera seja constituído de um material com maior albedo, que estaria refletindo a luz do Sol, ou de alguma outra estrela, ou até mesmo de um planeta.