A origem do universo
Numa noite escura, longe das luzes da cidade, a luz de uma estrela que chega aos seus olhos saiu dela há anos, séculos ou até milhões de anos. Olhar o céu é olhar o passado. Mas até onde esse passado chega? Dá para chegar ao começo de tudo? A cosmologia é a ciência que tenta responder a isso, reconstruindo a origem e a evolução do universo a partir da luz que recebemos.
O modelo do Big Bang
Ao analisar a luz de galáxias distantes, os astrônomos notaram que quase todas parecem se afastar de nós, e que o afastamento é maior quanto mais longe a galáxia está. Por que as galáxias se afastam umas das outras, em vez de se moverem em direções aleatórias?
Explique em que consiste a teoria do Big Bang e indique há quanto tempo, aproximadamente, se situa a origem do universo.
Explique em que consiste a teoria do Big Bang e indique há quanto tempo, aproximadamente, se situa a origem do universo.
Cite duas evidências que apoiam a teoria do Big Bang e explique resumidamente cada uma delas.
Cite duas evidências que apoiam a teoria do Big Bang e explique resumidamente cada uma delas.
A expansão do universo: lei de Hubble e desvio para o vermelho
Uma boa analogia é a superfície de um balão com pontos desenhados. Ao encher o balão, cada ponto se afasta de todos os outros, e nenhum deles é o «centro» da superfície.
Hubble observou que a luz das galáxias distantes se desloca para o vermelho. Explique o que é o desvio para o vermelho (redshift) e que conclusão sobre o universo se…
Hubble observou que a luz das galáxias distantes se desloca para o vermelho. Explique o que é o desvio para o vermelho (redshift) e que conclusão sobre o universo se deduz dessa observação.
Um colega de turma afirma: «Como a partir da Terra observamos que quase todas as galáxias se afastam de nós em qualquer direção, a Via Láctea deve ocupar o centro físico…
Um colega de turma afirma: «Como a partir da Terra observamos que quase todas as galáxias se afastam de nós em qualquer direção, a Via Láctea deve ocupar o centro físico exato do universo onde ocorreu o Big Bang».
- a) Apoie-se na analogia da superfície de um balão com pontos desenhados que se enche para rebater a afirmação: deduza o que um astrônomo situado em qualquer uma das outras galáxias observaria.
- b) Identifique uma limitação importante dessa analogia: explique por que situar o Big Bang no «centro interior oco» do balão é um erro conceitual sobre a expansão do espaço.
Formação de estrelas, galáxias e elementos químicos
Como o Sistema Solar se formou
O Sistema Solar nasceu de uma nuvem de gás e poeira, uma nebulosa. As etapas principais são:
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A nuvem colapsa por gravidade, talvez perturbada por uma onda de choque de uma estrela próxima que explodiu.
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Ao se contrair, ela gira cada vez mais rápido e se achata em um disco.
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No centro, onde há mais matéria, a pressão e a temperatura sobem até começar a fusão: nasce o Sol.
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No disco protoplanetário ao redor, grãos de poeira se juntam em pedaços cada vez maiores e formam os planetas e os corpos menores.
Descreva as etapas principais da formação do sistema solar a partir de uma nebulosa: colapso da nuvem de gás e poeira, formação do Sol no centro e disco protoplanetário.
Descreva as etapas principais da formação do sistema solar a partir de uma nebulosa: colapso da nuvem de gás e poeira, formação do Sol no centro e disco protoplanetário.
O divulgador Carl Sagan popularizou a frase «somos poeira de estrelas». Analise a procedência dos átomos do seu corpo a partir destes dados: o hidrogênio representa…
O divulgador Carl Sagan popularizou a frase «somos poeira de estrelas». Analise a procedência dos átomos do seu corpo a partir destes dados: o hidrogênio representa cerca de $62\,\%$ do total de átomos, o oxigênio $24\,\%$, o carbono $12\,\%$ e o ferro $0,001\,\%$ (essencial na hemoglobina para transportar oxigênio).
- a) Justifique por que o carbono, o oxigênio e o ferro tiveram de se formar no interior ou na morte de estrelas anteriores e não durante o Big Bang.
- b) Deduza por que em torno das estrelas de primeira geração (População III, formadas pouco depois do Big Bang unicamente por hidrogênio e hélio) era impossível existirem planetas rochosos com vida como a nossa.
As evidências do Big Bang
O que é a radiação cósmica de fundo em micro-ondas? Explique por que razão a sua detecção é considerada uma prova fundamental do Big Bang.
O que é a radiação cósmica de fundo em micro-ondas? Explique por que razão a sua detecção é considerada uma prova fundamental do Big Bang.
A linha do tempo do universo
Observe a linha do tempo do universo (fora de escala): as letras A, B, C e D assinalam quatro acontecimentos — Big Bang, formação do Sol, formação da Terra e surgimento…
Observe a linha do tempo do universo (fora de escala): as letras A, B, C e D assinalam quatro acontecimentos — Big Bang, formação do Sol, formação da Terra e surgimento da vida — sem indicar a que corresponde cada um. Identifique que acontecimento corresponde a cada letra, ordene-os do mais antigo para o mais recente e indique há quanto tempo ocorreu cada um, aproximadamente.
No «calendário cósmico», os $13\,800$ milhões de anos do universo condensam-se em um único ano de 365 dias (o dia 1º de janeiro às 00:00 h é o Big Bang e o dia 31 de…
No «calendário cósmico», os $13\,800$ milhões de anos do universo condensam-se em um único ano de 365 dias (o dia 1º de janeiro às 00:00 h é o Big Bang e o dia 31 de dezembro às 24:00 h é o momento presente).
- a) Calcule em que data aproximada (mês e dia) se formou a Terra (há $4\,600$ milhões de anos) e em que data e hora aproximadas apareceu o gênero humano (Homo, há cerca de $2,8$ milhões de anos). Mostre os cálculos.
- b) Diante desses resultados, refute o argumento antropocêntrico de que o universo existe com o propósito principal de abrigar a espécie humana, comparando a fração de tempo que a nossa existência ocupa em relação à do cosmos.
De volta ao início: se olhar longe é olhar o passado, a luz mais antiga que podemos observar é a radiação cósmica de fundo, que mostra como era o universo apenas 380.000 anos depois do Big Bang.