Projeto de AprendizagemGaláxias
Série: 4ª Turma: 9
Certezas Provisórias:
Existem bilhões de Galáxias no Universo, muitas delas os cientistas
não sabem o que existem dentro. As Galáxias são compostas por
bilhões de estrelas, e milhões de planetas, dentro delas tem também várias rochas, mais conhecidas como meteoros. As estrelas são altamente luminosas e pequenas.
Duvidas Temporárias:
Qual o tamanho do universo?
O universo visível aparenta possuir um raio de 14 bilhões de anos-luz simplesmente porque o universo tem aproximadamente 14 bilhões de anos de idade. Por esta razão, todos no universo têm a impressão de estarem no centro do universo visível. O tamanho exato do universo é complicado pelo fato de que o universo está se expandindo. Galáxias visíveis nos limites do universo visível, emitiram suas luzes quando estavam muito mais próximas de nós, e agora estão muito mais distantes.
O verdadeiro tamanho do universo provavelmente é muito maior que o do universo visível. A geometria do universo sugere que ele tenha um tamanho infinito e que se expandirá eternamente. Mesmo que o universo não seja infinito, nosso universo visível deve ser apenas uma pequena parte de uma totalidade maior.
Em dezembro 1995 o telescópio espacial Hubble foi apontado, por 10 dias, para uma área vazia do céu na área da Ursa Maior. Produzindo uma das mais famosas imagens da astronomia moderna - a Hubble Deep Field. Uma pequena parte dela é mostrada aqui. Quase todos os objetos nesta imagem são galáxias que se encontram entre 5 e 10 bilhões de anos-luz de distância. As galáxias são mostradas em suas cores e formas naturais, algumas são novas e azuis, enquanto outras são velhas, vermelhas e empoeiradas.
Porque o universo está expandindo?
Este é o problema de definir uma distância em um universo que está se expandindo: Duas galáxias estão próximas uma da outra quando o universo possui apenas 1 bilhão de anos de idade. A primeira galáxia emite um pulso de luz. A segunda galáxia não recebe este pulso antes que o universo complete 14 bilhões de anos. Neste tempo as galáxias estão separadas por 26 bilhões de anos-luz; o pulso de luz viajou durante 13 bilhões de anos; e na visão do povo que recebeu o pulso, na segunda galáxia, a imagem da primeira galáxia possui apenas 1 bilhão de anos de idade e está apenas a 2 bilhões de anos-luz de distância.
Existem quatro diferentes escalas de distância, comumente encontradas na cosmologia:
Distância pela Luminosidade (DL)
Em um universo se expandindo, galáxias distantes são muito mais escuras do que você normalmente esperaria, porque os fótons de luz tornam-se esparsos e sofrem desvio para o vermelho (e também tem o tempo dilatado). Por isso são necessários enormes telescópios para ver as galáxias muito distantes. As mais distantes galáxias visíveis com o Telescópio Espacial Hubble são tão escuras que aparentam estar a uma distância de mais de 350 bilhões de anos-luz, embora o raciocínio diga que elas estão muito próximas.
Distância pela Luminosidade não é uma escala de distância realista mas é usada na determinação de quão escura as galáxias muito distantes aparentam.
Distância pelo Diâmetro Angular (DA)
Em um universo se expandindo, nós vemos as galáxias que estão nos limites do universo visível, como se fossem jovens galáxias, vistas como eram a 14 bilhões de anos atrás, porque essa luz levou 14 bilhões de anos para chegar até aqui. De qualquer modo, estas galáxias não são apenas jovens mas também estão muito próximas daqui.
As mais escuras galáxias visíveis com o Telescópio Espacial Hubble, estavam a uns poucos bilhões de anos-luz de nós quando emitiram essa luz. Isso significa que galáxias muito distantes, aparentam ser muito maior do que nós esperaríamos normalmente, se elas estivessem a uma distância de 3 bilhões de anos-luz de nós (embora além disso sejam muito escuras - veja Distância pela Luminosidade).
Distância pelo Diâmetro Angular indica quão próxima a galáxia estava quando emitiu a luz que nós vemos agora.
Distância pelo Movimento (DC).
A Distância pelo Movimento é a escala de distância da expansão do universo. Diz-nos onde as galáxias estão agora, mesmo que nossa visão do universo distante seja de quando o mesmo era muito mais jovem e menor. Nesta escala, a borda do universo visível está a aproximadamente 47 bilhões de anos-luz de nós, embora as galáxias mais distantes, visíveis pelo Telescópio Espacial Hubble estejam agora, a aproximadamente 32 bilhões de anos-luz de nós.
Distância pelo Movimento é o oposto da Distância pelo Diâmetro - diz-nos onde as galáxias estão agora melhor que onde estavam quando emitiram a luz que nós vemos.
Distância pelo Tempo de Viagem da Luz (DLT).
Distância pelo Tempo de Viagem da Luz representa a viagem feita pela luz das galáxias distantes para alcançar-nos. Este é o que da significado quando se diz que o universo visível tem um raio de 14 bilhões de ano-luz - é simplesmente uma indicação que o universo tem aproximadamente 14 bilhões de anos de idade e a luz das fontes mais distantes não teve tempo para nos alcançar.
Distância pelo Tempo de Viagem da Luz é tanto uma medida do tempo quanto uma medida da distância. É útil principalmente porque nos diz quão velha é a imagem da galáxia que nós estamos vendo.
Para pequenas distâncias (abaixo de 2 bilhões de anos-luz, aproximadamente) todas as quatro escalas da distância convergem e transformam-se em uma mesma, assim é muito mais fácil definir distâncias para as galáxias no universo local, próximo de nós.
Abaixo - todas as quatro escalas da distância traçadas de acordo com o desvio para o vermelho. O desvio para o vermelho é uma medida da velocidade causada pela expansão do universo - uma galáxia com um desvio para o vermelho grande estará a uma distância maior que uma galáxia com um pequeno desvio para o vermelho. As mais distantes galáxias visíveis com o Telescópio Espacial Hubble possuem desvio para o vermelho 10, visto que as mais distantes protogaláxias do universo estão, provavelmente, com desvio para o vermelho de quase 15. A borda do universo visível possuí desvio para o vermelho infinito. Um telescópio portátil típico, pelo contraste, não pode ver muito além do desvio para o vermelho 0,1 (aproximadamente 1,3 bilhões de anos-luz).
A Distância pela Luminosidade (DL) mostra porque as galáxias distantes são tão difíceis de serem vistas - uma protogaláxia muito distante, com desvio para o vermelho 15 parece estar a aproximadamente 560 bilhões de anos-luz de nós, mesmo que a Distância pelo Diâmetro Angular (DA) nos diga que estava a aproximadamente 2,2 bilhões de anos-luz de nós quando emitiu a luz que nós vemos agora. A Distância pelo Tempo de Viagem da Luz (DLT) diz-nos que a luz desta protogaláxia viajou por 13,6 bilhões de anos entre o tempo que a luz foi emitida e hoje. A Distância pelo Movimento (DC) diz-nos que esta mesma galáxia hoje, se nós podessemos ver, estaria a aproximadamente 35 bilhões de anos-luz de nós.
O Universo com 50.000 Anos Luz
A Galáxia Via-Láctea...
Sobre o mapa:
Este mapa mostra a Via-Láctea por inteiro - uma galáxia espiral com pelo menos 200 bilhões de estrelas. Nosso sol está enterrado profundamente dentro do braço de Orion, a aproximadamente 26 000 anos-luz do centro. Em direção do centro da galáxia as estrelas ficam cada vez mais perto umas das outras do que onde nós vivemos. Observe também a presença de pequenos cúmulos globulares de estrelas, que se encontram bom fora do plano da galáxia, e observe ainda a presença de uma galáxia anã - anã de Sagittarius, que está sendo engolida lentamente por nossa própria galáxia.
Como estão divididos os grupos de estrelas na nossa galáxia...
Carta Celeste:
Este mapa é composto por todas as estrelas visíveis a olho nu. Elas são aproximadamente 9000. Este mapa foi organizado em coordenadas galácticas - o plano da Via-Láctea passa através do centro da carta com o ponto zero da latitude e longitude galácticas apontando diretamente para o centro galáctico. A maioria das estrelas mostradas no mapa, estão a menos de 1000 anos-luz de distância de nós, representando uma parte insignificante (menos de 0,1%) da galáxia.
Quais as galáxias descobertas?
Por volta do século XVIII vários astrônomos já haviam observado, entre as estrelas, a presença de corpos extensos e difusos, aos quais denominaram "nebulosas". Hoje sabemos que diferentes tipos de objetos estavam agrupados sob esse termo, a maioria pertencendo à nossa própria Galáxia: nuvens de gás iluminadas por estrelas dentro delas, cascas de gás ejetadas por estrelas em estágio final de evolução estelar, aglomerados de estrelas. Mas algumas nebulosas - as nebulosas espirais - eram galáxias individuais, como a nossa Via Láctea.
Immanuel Kant (1724-1804), o grande filósofo alemão, influenciado pelo astrônomo Thomas Wright (1711-1786), foi o primeiro a propor, por volta de 1755, que algumas nebulosas poderiam ser sistemas estelares totalmente comparáveis à nossa Galáxia. Citando Kant: A analogia das nebulosas com o sistema estelar em que vivemos... está em perfeita concordância com o conceito de que esses objetos elípticos são simplesmente universos, em outras palavras, Vias Lácteas... Essa idéia ficou conhecia como a "hipótese dos universos-ilha". No entanto, as especulações cosmológicas de Kant não foram bem aceitas na época, de forma que a natureza das nebulosas permaneceu assunto de controvérsia.
Até 1908, cerca de 15 000 nebulosas haviam sido catalogadas e descritas. Algumas haviam sido corretamente identificadas como aglomerados estelares, e outras como nebulosas gasosas. A maioria, porém, permanecia com natureza inesplicada. O problema maior era que a distância a elas não era conhecida, portanto não era possível saber se elas pertenciam à nossa Galáxia ou não.
Dois dos maiores protagonistas nessa controvérsia foram Harlow Shapley (1885-1972), do Mount Wilson Observatory, e Heber Doust Curtis (1872-1942), do Lick Observatory, ambos nos Estados Unidos. Shapley defendia que as nebulosas espirais eram objetos da nossa Galáxia, e Curtis defendia a idéia oposta, de que eram objetos extragalácticos. A discussão culminou num famoso debate em abril de 1920, frente à Academia Nacional de Ciências. Mas o debate não resolveu a questão.
Somente em 1923 Edwin Powell Hubble (1889-1953) proporcionou a evidência definitiva para considerar as "nebulosas espirais" como galáxias independentes, ao identificar uma variável Cefeída na "nebulosa" de Andrômeda (M31).
Montagem da foto da galáxia Andrômeda, M31, que tem B=3,4, declinação de +41° e está a 2,2 milhões de anos-luz de nós, 190'×60', vr=-300 km/s, z=-0.001, com a imagem da Lua na mesma escala, mas a Lua é 1,5 milhão de vezes mais brilhante (15,5 magnitudes). A Lua não passa próxima da posição da galáxia no céu. A galáxia M 110, sua satélite, está na parte inferior. ©Adam Block e Tim Puckett. O primeiro registro conhecido da galáxia é do ano 905 d.C., pelo astrônomo persa Abd Al-Rahman Al Sufi (903-986).
A partir da relação conhecida entre período e luminosidade das Cefeídas da nossa Galáxia, e do brilho aparente das Cefeídas de Andrômeda, Hubble pode calcular a distância entre esta e a Via Láctea, obtendo um valor de 2,2 milhões de anos-luz. Isso situava Andrômeda bem além dos limites da nossa Galáxia, que tem 100 mil anos-luz de diâmetro. Ficou assim provado que Andrômeda era um sistema estelar independente.
Uma cefeída na galáxia IC4182, (m-M) = 28.36 ± 0.09, observada pelo Telescópio Espacial Hubble.
Conclusão:
Aprendemos que existem várias galáxias desconhecidas. Que nem mesmo os cientistas sabem certas coisas sobre essa matéria maravilhosa. Entendemos que várias matérias se encaixam nessa.
Fontes:
http://astro.if.ufrgs.br/galax/
http://images.google.com.br/images?hl=pt-BR&source=hp&q=galaxias&btnG=Pesquisar+imagens&gbv=2&aq=f&oq=
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gal%C3%A1xia
Componentes do Grupo:
Matheus Moraes de Oliveira
Gabriel Felippin
Ervino José Rieger Duarte
Série: 4ª Turma: 9
Certezas Provisórias:
Existem bilhões de Galáxias no Universo, muitas delas os cientistas
não sabem o que existem dentro. As Galáxias são compostas por
bilhões de estrelas, e milhões de planetas, dentro delas tem também várias rochas, mais conhecidas como meteoros. As estrelas são altamente luminosas e pequenas.
Duvidas Temporárias:
Qual o tamanho do universo?
O universo visível aparenta possuir um raio de 14 bilhões de anos-luz simplesmente porque o universo tem aproximadamente 14 bilhões de anos de idade. Por esta razão, todos no universo têm a impressão de estarem no centro do universo visível. O tamanho exato do universo é complicado pelo fato de que o universo está se expandindo. Galáxias visíveis nos limites do universo visível, emitiram suas luzes quando estavam muito mais próximas de nós, e agora estão muito mais distantes.
O verdadeiro tamanho do universo provavelmente é muito maior que o do universo visível. A geometria do universo sugere que ele tenha um tamanho infinito e que se expandirá eternamente. Mesmo que o universo não seja infinito, nosso universo visível deve ser apenas uma pequena parte de uma totalidade maior.
Em dezembro 1995 o telescópio espacial Hubble foi apontado, por 10 dias, para uma área vazia do céu na área da Ursa Maior. Produzindo uma das mais famosas imagens da astronomia moderna - a Hubble Deep Field. Uma pequena parte dela é mostrada aqui. Quase todos os objetos nesta imagem são galáxias que se encontram entre 5 e 10 bilhões de anos-luz de distância. As galáxias são mostradas em suas cores e formas naturais, algumas são novas e azuis, enquanto outras são velhas, vermelhas e empoeiradas.
Porque o universo está expandindo?
Este é o problema de definir uma distância em um universo que está se expandindo: Duas galáxias estão próximas uma da outra quando o universo possui apenas 1 bilhão de anos de idade. A primeira galáxia emite um pulso de luz. A segunda galáxia não recebe este pulso antes que o universo complete 14 bilhões de anos. Neste tempo as galáxias estão separadas por 26 bilhões de anos-luz; o pulso de luz viajou durante 13 bilhões de anos; e na visão do povo que recebeu o pulso, na segunda galáxia, a imagem da primeira galáxia possui apenas 1 bilhão de anos de idade e está apenas a 2 bilhões de anos-luz de distância.
Existem quatro diferentes escalas de distância, comumente encontradas na cosmologia:
Distância pela Luminosidade (DL)
Em um universo se expandindo, galáxias distantes são muito mais escuras do que você normalmente esperaria, porque os fótons de luz tornam-se esparsos e sofrem desvio para o vermelho (e também tem o tempo dilatado). Por isso são necessários enormes telescópios para ver as galáxias muito distantes. As mais distantes galáxias visíveis com o Telescópio Espacial Hubble são tão escuras que aparentam estar a uma distância de mais de 350 bilhões de anos-luz, embora o raciocínio diga que elas estão muito próximas.
Distância pela Luminosidade não é uma escala de distância realista mas é usada na determinação de quão escura as galáxias muito distantes aparentam.
Distância pelo Diâmetro Angular (DA)
Em um universo se expandindo, nós vemos as galáxias que estão nos limites do universo visível, como se fossem jovens galáxias, vistas como eram a 14 bilhões de anos atrás, porque essa luz levou 14 bilhões de anos para chegar até aqui. De qualquer modo, estas galáxias não são apenas jovens mas também estão muito próximas daqui.
As mais escuras galáxias visíveis com o Telescópio Espacial Hubble, estavam a uns poucos bilhões de anos-luz de nós quando emitiram essa luz. Isso significa que galáxias muito distantes, aparentam ser muito maior do que nós esperaríamos normalmente, se elas estivessem a uma distância de 3 bilhões de anos-luz de nós (embora além disso sejam muito escuras - veja Distância pela Luminosidade).
Distância pelo Diâmetro Angular indica quão próxima a galáxia estava quando emitiu a luz que nós vemos agora.
Distância pelo Movimento (DC).
A Distância pelo Movimento é a escala de distância da expansão do universo. Diz-nos onde as galáxias estão agora, mesmo que nossa visão do universo distante seja de quando o mesmo era muito mais jovem e menor. Nesta escala, a borda do universo visível está a aproximadamente 47 bilhões de anos-luz de nós, embora as galáxias mais distantes, visíveis pelo Telescópio Espacial Hubble estejam agora, a aproximadamente 32 bilhões de anos-luz de nós.
Distância pelo Movimento é o oposto da Distância pelo Diâmetro - diz-nos onde as galáxias estão agora melhor que onde estavam quando emitiram a luz que nós vemos.
Distância pelo Tempo de Viagem da Luz (DLT).
Distância pelo Tempo de Viagem da Luz representa a viagem feita pela luz das galáxias distantes para alcançar-nos. Este é o que da significado quando se diz que o universo visível tem um raio de 14 bilhões de ano-luz - é simplesmente uma indicação que o universo tem aproximadamente 14 bilhões de anos de idade e a luz das fontes mais distantes não teve tempo para nos alcançar.
Distância pelo Tempo de Viagem da Luz é tanto uma medida do tempo quanto uma medida da distância. É útil principalmente porque nos diz quão velha é a imagem da galáxia que nós estamos vendo.
Para pequenas distâncias (abaixo de 2 bilhões de anos-luz, aproximadamente) todas as quatro escalas da distância convergem e transformam-se em uma mesma, assim é muito mais fácil definir distâncias para as galáxias no universo local, próximo de nós.
Abaixo - todas as quatro escalas da distância traçadas de acordo com o desvio para o vermelho. O desvio para o vermelho é uma medida da velocidade causada pela expansão do universo - uma galáxia com um desvio para o vermelho grande estará a uma distância maior que uma galáxia com um pequeno desvio para o vermelho. As mais distantes galáxias visíveis com o Telescópio Espacial Hubble possuem desvio para o vermelho 10, visto que as mais distantes protogaláxias do universo estão, provavelmente, com desvio para o vermelho de quase 15. A borda do universo visível possuí desvio para o vermelho infinito. Um telescópio portátil típico, pelo contraste, não pode ver muito além do desvio para o vermelho 0,1 (aproximadamente 1,3 bilhões de anos-luz).
A Distância pela Luminosidade (DL) mostra porque as galáxias distantes são tão difíceis de serem vistas - uma protogaláxia muito distante, com desvio para o vermelho 15 parece estar a aproximadamente 560 bilhões de anos-luz de nós, mesmo que a Distância pelo Diâmetro Angular (DA) nos diga que estava a aproximadamente 2,2 bilhões de anos-luz de nós quando emitiu a luz que nós vemos agora. A Distância pelo Tempo de Viagem da Luz (DLT) diz-nos que a luz desta protogaláxia viajou por 13,6 bilhões de anos entre o tempo que a luz foi emitida e hoje. A Distância pelo Movimento (DC) diz-nos que esta mesma galáxia hoje, se nós podessemos ver, estaria a aproximadamente 35 bilhões de anos-luz de nós.
O Universo com 50.000 Anos Luz
A Galáxia Via-Láctea...
Sobre o mapa:
Este mapa mostra a Via-Láctea por inteiro - uma galáxia espiral com pelo menos 200 bilhões de estrelas. Nosso sol está enterrado profundamente dentro do braço de Orion, a aproximadamente 26 000 anos-luz do centro. Em direção do centro da galáxia as estrelas ficam cada vez mais perto umas das outras do que onde nós vivemos. Observe também a presença de pequenos cúmulos globulares de estrelas, que se encontram bom fora do plano da galáxia, e observe ainda a presença de uma galáxia anã - anã de Sagittarius, que está sendo engolida lentamente por nossa própria galáxia.
Como estão divididos os grupos de estrelas na nossa galáxia...
Carta Celeste:
Este mapa é composto por todas as estrelas visíveis a olho nu. Elas são aproximadamente 9000. Este mapa foi organizado em coordenadas galácticas - o plano da Via-Láctea passa através do centro da carta com o ponto zero da latitude e longitude galácticas apontando diretamente para o centro galáctico. A maioria das estrelas mostradas no mapa, estão a menos de 1000 anos-luz de distância de nós, representando uma parte insignificante (menos de 0,1%) da galáxia.
Quais as galáxias descobertas?
Por volta do século XVIII vários astrônomos já haviam observado, entre as estrelas, a presença de corpos extensos e difusos, aos quais denominaram "nebulosas". Hoje sabemos que diferentes tipos de objetos estavam agrupados sob esse termo, a maioria pertencendo à nossa própria Galáxia: nuvens de gás iluminadas por estrelas dentro delas, cascas de gás ejetadas por estrelas em estágio final de evolução estelar, aglomerados de estrelas. Mas algumas nebulosas - as nebulosas espirais - eram galáxias individuais, como a nossa Via Láctea.
Immanuel Kant (1724-1804), o grande filósofo alemão, influenciado pelo astrônomo Thomas Wright (1711-1786), foi o primeiro a propor, por volta de 1755, que algumas nebulosas poderiam ser sistemas estelares totalmente comparáveis à nossa Galáxia. Citando Kant: A analogia das nebulosas com o sistema estelar em que vivemos... está em perfeita concordância com o conceito de que esses objetos elípticos são simplesmente universos, em outras palavras, Vias Lácteas... Essa idéia ficou conhecia como a "hipótese dos universos-ilha". No entanto, as especulações cosmológicas de Kant não foram bem aceitas na época, de forma que a natureza das nebulosas permaneceu assunto de controvérsia.
Até 1908, cerca de 15 000 nebulosas haviam sido catalogadas e descritas. Algumas haviam sido corretamente identificadas como aglomerados estelares, e outras como nebulosas gasosas. A maioria, porém, permanecia com natureza inesplicada. O problema maior era que a distância a elas não era conhecida, portanto não era possível saber se elas pertenciam à nossa Galáxia ou não.
Dois dos maiores protagonistas nessa controvérsia foram Harlow Shapley (1885-1972), do Mount Wilson Observatory, e Heber Doust Curtis (1872-1942), do Lick Observatory, ambos nos Estados Unidos. Shapley defendia que as nebulosas espirais eram objetos da nossa Galáxia, e Curtis defendia a idéia oposta, de que eram objetos extragalácticos. A discussão culminou num famoso debate em abril de 1920, frente à Academia Nacional de Ciências. Mas o debate não resolveu a questão.
Somente em 1923 Edwin Powell Hubble (1889-1953) proporcionou a evidência definitiva para considerar as "nebulosas espirais" como galáxias independentes, ao identificar uma variável Cefeída na "nebulosa" de Andrômeda (M31).
Montagem da foto da galáxia Andrômeda, M31, que tem B=3,4, declinação de +41° e está a 2,2 milhões de anos-luz de nós, 190'×60', vr=-300 km/s, z=-0.001, com a imagem da Lua na mesma escala, mas a Lua é 1,5 milhão de vezes mais brilhante (15,5 magnitudes). A Lua não passa próxima da posição da galáxia no céu. A galáxia M 110, sua satélite, está na parte inferior. ©Adam Block e Tim Puckett. O primeiro registro conhecido da galáxia é do ano 905 d.C., pelo astrônomo persa Abd Al-Rahman Al Sufi (903-986).
A partir da relação conhecida entre período e luminosidade das Cefeídas da nossa Galáxia, e do brilho aparente das Cefeídas de Andrômeda, Hubble pode calcular a distância entre esta e a Via Láctea, obtendo um valor de 2,2 milhões de anos-luz. Isso situava Andrômeda bem além dos limites da nossa Galáxia, que tem 100 mil anos-luz de diâmetro. Ficou assim provado que Andrômeda era um sistema estelar independente.
Uma cefeída na galáxia IC4182, (m-M) = 28.36 ± 0.09, observada pelo Telescópio Espacial Hubble.
Conclusão:
Aprendemos que existem várias galáxias desconhecidas. Que nem mesmo os cientistas sabem certas coisas sobre essa matéria maravilhosa. Entendemos que várias matérias se encaixam nessa.
Fontes:
http://astro.if.ufrgs.br/galax/
http://images.google.com.br/images?hl=pt-BR&source=hp&q=galaxias&btnG=Pesquisar+imagens&gbv=2&aq=f&oq=
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gal%C3%A1xia
Linduu ! Adorei o Trabalho, cmo que nao ia gosta se é do meu Gabbe e do Matheus da Julia !
ResponderExcluirBjus
Adorei mesmo viu, muito mara...
Paula Gislaine