Cosmologia

 

introdução

 A Astronomia é a mais antiga das ciências. Os Maias, os Gregos, os Babilônios e outras civilizações antigas já usavam calendários baseados no céu, 4000 anos atrás. Hoje, a Astronomia é muito mais avançada. Os astrônomos podem ver os astros através de potentes telescópios e sondas espaciais, por meio de poderosos computadores.  Este trabalho abordará o tema de Cosmologia, falará sobre a formação das estrelas e do universo.

 I – Os Planetas

  Os planetas se movimentam no céu em relação às estrelas. Esse movimento é bem mais lento que o movimento diurno, e por isso só o percebemos depois de alguns dias. Este deslocamento se dá entre as constelações zodiacais, ou seja, próximo da eclítica, já que os planos das órbitas dos planetas são diferenciados por apenas alguns graus. Não é muito difícil distinguir um planeta de uma estrela: o primeiro raramente cintila, seu brilho é praticamente constante, ao contrário da estrela que pisca constantemente (na verdade, isto é um efeito da nossa atmosfera, não do astro). Os planetas descrevem órbitas elípticas em torno das estrelas, não é obrigatório que um planeta tenha uma atmosfera, corpos que giram em torno dos planetas são chamados de Luas, ou satélites.O satélite natural da terra é a lua, veja no próximo tópico algo mais detalhado sobre ela.

II – A Lua

 

A Lua é o satélite natural da Terra, e tem um diâmetro de 3.476 quilômetros. Ela gira na órbita da Terra a uma distância média de 384.400 quilômetros, a cada 27,3 dias. A lua também gira sobre seu próprio eixo nesse período, o que faz com que ela mantenha um lado permanentemente voltado para a Terra. Os astrônomos acham muito provável que a Lua tenha se formado em órbita ao redor da Terra, embora possa ter sido um corpo independente capturado pela gravidade terrestre. Até recentemente pouco se conhecia sobre ela. Uma extensa exploração foi inicialmente realizada por sondas não-tripuladas. A sonda soviética Luna2 foi a primeira a alcançar a Lua, em 1959, e, em 1966, a Luna9 transmitiu as primeiras imagens da superfície. Uma das mais sofisticadas sondas lunares não-tripuladas foi o veículo soviético comandado por controle remoto, Lunokhod1, que percorreu a superfície lunar transmitindo imagens de televisão e analisando o solo.

Os primeiros homens a descer na Lua faziam parte da Missão Apolo11, dos EUA, em 20 de julho de 1969. A Apolo11 tinha três componentes: Um módulo de comando, um módulo de serviço e um módulo lunar. Depois de girar em órbita ao redor da Lua, o módulo lunar desceu sobre sua superfície com dois astronautas (Neil Armstrong e Edwin "Buzz" Aldrin) a bordo. Os astronautas coletaram amostras de rochas, tiraram fotografia e instalaram os equipamentos de pesquisa. Eles decolaram da Lua no módulo do estágio de ascensão, o qual se acoplou ao módulo de comando antes de viajar de volta a Terra. Mais de 10 astronautas norte-americanos exploraram a Lua antes de o programa Apolo terminar em 1972. Desde então, somente um pequeno número de espaçonaves não-tripuladas desceu na Lua.

Veja abaixo os tipos de lua:

Lua Nova: Ela está entre a Terra e o Sol, sendo impossível vê-la.

 

Lua Crescente: Ela é parcialmente vista, pois só vemos uma parte da face iluminada pelo Sol. É chamado de Quarto Crescente o auge desta fase, onde vemos exatamente metade da Lua.

 

Lua Cheia: Vemos o lado da Lua que está totalmente iluminado.

 

Lua Minguante: É o mesmo que a Crescente, mas ao invés de ser iluminada cada vez mais durante os dias, ela é obscurecida. O auge é o Quarto Minguante, onde vemos exatamente a outra metade da Lua, que estava obscurecida no Quarto Crescente.

III – Estrelas

 1.     O que são:

Segundo os dicionários, Estrela é um astro que tem luz e calor próprio e que apresenta um brilho cintilante; nome comum aos astros luminosos que mantêm praticamente as mesmas posições relativas na esfera celeste, e que, observados a olho nu, apresentam cintilação. Mas por trás disso, existem explicações mais científicas: Cada Estrela é na verdade, uma violenta bola giratória de gás luminoso e quente. A quantidade de gás que uma Estrela contém é muito importante, uma vez que influencia a gravidade, a temperatura, a pressão, a densidade e o tamanho da Estrela. As Estrelas nascem em grupos, a maior parte dos quais se divide, mas outras são mantidas juntas pela gravidade. O resto da vida de uma Estrela depende da sua massa. Quanto mais massa, mais curta e tempestuosa é sua vida. Algumas são simplesmente tão enormes que explodem. Mas a maioria tem um tempo estável de vida, brilhando firmemente. Com a mudança de estações, novas Estrelas aparecem, sendo 6.000 o total visível durante o ano todo. As Estrelas diferem muito em cor e brilho. Algumas são amarelas, outras vermelhas (mais frias), outras azuis (mais quentes). Algumas brilham intensamente, outras brilham pouco, a ponto de não enxergarmos da superfície terrestre.

  2 .     A vida de uma estrela:

Todas as Estrelas começam da mesma maneira. O espaço existente entre elas não é inteiramente vazio. Nuvens de poeira e gás Hidrogênio flutuam aqui e ali, às vezes tão espessas que obscurecem nossa visão das Estrelas. É por esse motivo que não podemos ver o centro da nossa galáxia. Mas em alguns locais as nuvens começam a se condensar, ficando cada vez mais espessas. Isso acontece porque as partículas da nuvem são atraídas umas contra as outras pela sua própria gravidade. Conforme a nuvem se condensa, começa a esquentar. Durante um período de milhões de anos ela acaba por se transformar numa bola de gás Hidrogênio; essa bola se esquenta de tal maneira que atinge cerca de 1.100.000 graus Celsius e começam a ocorrer reações termonucleares, nas quais o Hidrogênio começa a se transformar em Hélio (foto), com grande liberação de energia. A radiação resultante é intensa, o suficiente para impedir que a bola de gás continue a se contrair, e assim a Estrela assume um tamanho estável e, ao mesmo tempo, passa a brilhar de maneira uniforme. Logo que começa a brilhar, a Estrela inicia uma mudança lenta. A velocidade com que ela muda depende da rapidez do processo de produção de energia nuclear em seu interior. A velocidade desse processo, por sua vez, depende da massa da Estrela. Quanto maior a massa da Estrela, maior sua luminosidade e temperatura, e mais rápida é a sua mudança.

 

Uma Estrela muda porque sua reserva de Hidrogênio decresce. O centro de uma Estrela se contrai, e a temperatura e pressão no centro se elevam. Ao mesmo tempo, a temperatura da camada externa cai gradualmente. A Estrela se expande muito e transforma-se numa Gigante Vermelha. Com o tempo, a Gigante Vermelha começa a perder material de sua superfície. A força da gravidade na Estrela ultrapassa a pressão no seu interior, e a Estrela começa a entrar em colapso, ou a desmoronar internamente. As Estrelas grandes queimam a uma temperatura muito alta, consumindo rapidamente seu combustível, por isso vivem apenas alguns milhões de anos. Quando o combustível acaba, as Estrelas tornam-se instáveis e desaparecem numa enorme explosão, transformando-se em Supernovas. A Estrela pode finalmente tornar-se uma Anã Branca, talvez o último estágio de uma Estrela.

 

O material que forma uma Anã Branca é tão compactado que a Estrela pode ter apenas o tamanho da Terra ou menos. A Estrela pode então esfriar lentamente ou contrair-se ainda mais. Se ela se contrair, ela pode tornar-se ou uma estrela de nêutrons ou uma estrela colapsada chamada Buraco negro. Essas catástrofes não são freqüentes, ocorrendo aproximadamente uma vez em cada século em nossa galáxia. Mas elas não passaram despercebidas, pois as Estrelas que sofreram essas explosões tornam-se tão brilhantes que podem ser vistas durante o dia. Quando a Estrela desprende suas camadas externas ou explode, lança elementos no espaço, sob a forma de gás e poeira. Esse gás e essa poeira podem eventualmente tornar-se parte de uma nuvem que os condensam numa nova Estrela. Dessa forma, átomos dos vários elementos podem ser reciclados em todo Universo. Alguns dos átomos que constituem os nossos corpos e o nosso mundo podem ter nascido da morte de Estrelas remotas

 

     2 .     Tipos de Estrela

 

 

Anã branca: Estrela pequena e quente, que se acredita assinalar o estágio final de evolução de uma Estrela como o Sol. Uma Anã branca é mais ou menos do tamanho da Terra, embora contenha tanta matéria quanto o Sol. Essa matéria compacta é tão densa que um dedal dela pesaria uma tonelada ou mais. As Anãs brancas são tão fracas que mesmo as mais próximas de nós, que giram em torno de Sirius e de Procyon, só são vistas com telescópio.

 

 Anã vermelha: Estrela fria e fraca, de massa menor que a do Sol. As Anãs vermelhas são provavelmente as Estrelas mais abundantes em nossa galáxia, embora seja difícil observá-las em virtude de seu brilho fraco. Mesmo as Anãs vermelhas mais próximas, Próxima Centauri e a Estrela de Barnard, são invisíveis sem telescópio.

 

 Binária Eclipsante: Par de Estrelas que giram em órbitas uma da outra. Assim, periodicamente uma delas passa em frente da outra para o observador na Terra. A primeira binária eclipsante descoberta foi Algol.

 

 Estrela binária (ou Estrela dupla): Par de Estrelas que giram uma ao redor da outra. A maioria das binárias dá, a olho nu, a impressão de ser uma Estrela simples. Algumas dessas Estrelas estão tão próximas entre si que sua existência só pode ser deduzida a partir da análise espectroscópica da luz que emitem. Em algumas binárias uma Estrela eclipsa periodicamente a outra.

 

 Estrela de nêutrons: Pequena Estrela densa, que se acredita assinalar o ponto final da evolução de Estrelas com massa maior que o Sol. Uma Estrela de nêutrons tem diâmetro de apenas cerca de 15 quilômetro, embora contenha tanta matéria quanto nosso Sol. Essa matéria está comprimida de tal maneira que um dedal pesaria milhares de milhões de toneladas. Acredita-se que os pulsares, poderosas fontes de ondas de rádio, sejam Estrela de nêutrons.

 

 Estrela variável: Estrela cuja produção de luz apresenta variações. Algumas variam de tamanho, como as variáveis cefeídas; outras são Estrelas duplas próximas, que periodicamente se eclipsam. Em 1975, mais de 25.000 Estrelas foram classificadas em nossa galáxia.

 

 Gigantes Vermelhas: Estrelas maiores que o Sol, e de temperatura mais baixa. Acredita-se que o estágio de gigante vermelha seja alcançado próximo ao fim do ciclo de existência de uma Estrela, quando ela se expande por força da pressão da radiação produzida pelas reações termonucleares ocorridas em seu núcleo. O Sol deverá se transformar numa gigante vermelha semelhante a Arcturus, dentro de mais ou menos 5.000 milhões de anos. As Estrelas que se tornam dezenas ou centenas de vezes maiores do que o Sol são chamadas supergigantes.

 

 Nebulosa: Massa de poeira e gás em nossa galáxia. Algumas nebulosas são brilhantes, o que resulta da difusão da luz de Estrelas situadas em seu interior. Outras são mais escuras.

 

 Nebulosa planetária: Massa esférica de gás que, vista através de um pequeno telescópio, apresenta um disco, semelhante a um planeta, o que explica o seu nome. De fato, essas nebulosas nada têm a ver com planetas; acredita-se que sejam as camadas externas de antigas Estrelas gigantes vermelhas que passaram a vagar no espaço; seus núcleos teriam se transformado em anãs brancas.

 

 Nova: Estrela que está explodindo. Em um único dia, seu brilho aumenta 10.000 vezes ou mais, para depois esmaecer lentamente num período de semanas ou meses. Acredita-se que as novas sejam sistemas de Estrelas duplas nas quais o gás flui de uma Estrela para uma anã branca irmã. Esse gás se inflama e é expelido da anã branca, causando a erupção de brilho. Uma Estrela não é devastada por uma explosão de nova; assim o processo pode se repetir, ao contrário do que se acredita que ocorra com as supernovas.

 

 Pulsar: Fonte de rádio de pulsação rápida que se acredita ser uma Estrela de nêutrons giratória e que emite um feixe de radiação semelhante à luz de um farol. Os pulsares foram descobertos em 1967, e hoje já são conhecidos cerca de 150 pulsares. O pulsar mais rápido pulsa 30 vezes por segundo (centro da nebulosa do Caranguejo) e os mais lentos pulsam uma vez em cada 3 segundos, mais ou menos.

 

 Quasar: Objeto de grande intensidade de brilho, situado num ponto remoto do espaço, e que se acredita ser o centro de uma galáxia em formação. Os quasares são tão pequenos que parecem Estrelas mesmo nos maiores telescópios; mas eles produzem milhares de vezes mais energia do que uma galáxia como a Via-Láctea. Talvez sua energia se origine de um buraco negro gigante existente em seu centro.

 

 Supernova: Explosão brilhante de uma Estrela de massa elevada, no fim de sua existência. Numa supernova a Estrela brilha com uma intensidade milhões de vezes maiores do que o seu brilho normal. As camadas exteriores da Estrela são expelidas, formando um objeto como a nebulosa do Caranguejo; o núcleo da Estrela pode se transformar numa Estrela de nêutrons, ou mesmo num buraco negro.

 

 Variável cefeída: Tipo de Estrela cuja produção de luz varia regularmente, à medida que se contrai e se expande. Trata-se de Estrelas gigantes, dezenas de vezes maiores que o Sol, e centenas de milhares de vezes mais brilhantes. A variáveis cefeídas são importantes indicadores de distância na astronomia.

     3 .     O Buraco Negro:

  Os Buracos Negros se formam dos caroços estelares que restam da explosão das supernovas. Se o caroço remanescente for superior a três massas solares, ele irá se contrair para formar um buraco negro, caso contrário, ele se tornará uma estrela de nêutrons. Os buracos negros são caracterizados por sua gravidade extremamente forte, tão poderosa que nem mesmo a luz pode escapar à sua atração; em conseqüência, é impossível ver um buraco negro. No entanto, podem ser detectados se possuírem uma Estrela companheira muito próxima: a gravidade do buraco negro atrai gás da outra Estrela, formando um disco de acreção que gira ao redor do buraco negro em alta velocidade, aquecendo-se e emitindo radiação. Eventualmente, a matéria espirala e atravessa o horizonte de eventos (o limite do buraco negro), e, desse modo, desaparece do Universo visível. Caso uma explosão inicial (O "Big Bang") tenha marcado a origem do Universo, buracos negros muito menores devem ter se formado nas condições de alta densidade e pressão que a ela se seguiram. Não existem no momento evidências conclusivas para a existência de buracos negros.

IV – Cometas

 Cometas são corpos celestes compostos de poeira e gás, que se movimentam em volta do Sol. As órbitas dos cometas muitas vezes exigem milhares de anos para serem completadas. Alguns cometas percorrem órbitas menores, de maneira que reaparecem a intervalos mais freqüentes, como o famoso Cometa Halley. Aproximadamente uma dezena de cometas podem ser observados durante um ano, mas poucos apresentam brilho suficiente para serem vistos a olho nu. Mesmo os maiores cometas não têm mais do que a milionésima parte do peso da Terra. A luminosidade dos cometas diminui de intensidade e acaba por desaparecer, à medida que envelhecem e perdem o gás e a poeira.

 

  Cometa Halley: Descreve uma órbita ao redor do Sol a cada 76 anos. Deve seu nome a Edmund Halley, que calculou sua órbita em 1705. Em seu ponto mais próximo do Sol passa entre as órbitas de Mercúrio e Vênus; em seu ponto mais distante regride além da órbita de Netuno. Há notícias do aparecimento desse cometa desde 466 a.C. Sua passagem pela Terra em 1985-86 foi observada por cinco sondas espaciais não tripuladas. Duas do Japão (Sagigake e Suisei), duas da URSS (Vega1 e Vega2) e a sonda Giotto, da Europa, que passou a 600 km do Halley e conseguiu fotografar o seu núcleo (é a única foto do núcleo de um cometa). A cauda do cometa é uma nuvem de poeira de gás constituída principalmente de átomos de hidrogênio, carbono, nitrogênio e oxigênio. Pela primeira vez a rotação do Cometa (período de 52 horas) pôde ser observada diretamente.

V – Galáxias

 

 

 

Galáxia é uma enorme massa de Estrelas, nebulosas e matéria interestelar. As menores galáxias contêm cerca de 100 mil Estrelas, enquanto as maiores contêm mais de três trilhões. Existem três principais tipos de galáxias, classificadas de acordo com a sua forma: elíptica, que possui uma forma oval; espiral, que tem braços espiralados exteriores à protuberância central; e irregular, que não possui forma definida. Algumas vezes, a forma de uma galáxia é distorcida pela colisão com outra galáxia.

 

Galáxias ativas, tais como as galáxias Seyfert e as radiogaláxias, emitem intensa radiação. Em uma galáxia Seyfert, a radiação provém do núcleo galáctico; em uma radiogaláxia, ela provém também dos enormes lobos laterais. A radiação de galáxias ativas parece ter sua origem em um buraco negro.

 

 Via Láctea

 

A Via Láctea é o nome dado à fraca faixa de luz que se estende através do céu noturno. Sua luz provém das Estrelas e nebulosas em nossa galáxia, conhecida como Galáxia Via Láctea ou simplesmente "a Galáxia". A Via Láctea tem a forma de uma espiral, com um denso bojo central cercado por quatro braços espiralando pra fora, contidos num halo maior e menos denso. Não podemos observar a forma espiral porque o Sistema Solar está em um dos braços espirais, o braço de Órion. De nossa posição, o centro da Galáxia está completamente encoberto por nuvens de poeira; em conseqüência, os mapas ópticos fornecem apenas uma vista limitada da Galáxia. Entretanto, um mapa mais completo pode ser obtido pelo estudo de ondas de rádio, infravermelhas e outras. O bojo central da Galáxia é relativamente pequeno, denso e esférico, contendo principalmente Estrelas mais velhas, vermelhas e amarelas. O halo é a região de menor densidade, no qual as Estrelas mais velhas estão situadas; algumas destas Estrelas podem ser tão velhas como a própria Galáxia (possivelmente 15 bilhões de anos). Os brasões espirais contêm principalmente Estrelas azuis, quentes e jovens, assim como nebulosas. A Galáxia é enorme: cerca de 100 mil anos-luz de diâmetro (um ano luz é aproximadamente 9.460 bilhões de quilômetros); em comparação, o Sistema Solar parece pequeno: cerca de 12 horas-luz de diâmetro (13 bilhões de quilômetros). Toda a Galáxia gira no espaço, sendo que as Estrelas interiores se deslocam mais rápido do que as exteriores. O Sol, que está à cerca de dois terços do centro, completa uma volta ao redor do centro da Galáxia a cada 220 milhões de anos.

 

VI – O Cobe

 

Em 18 de novembro de 1989, a NASA lançou um satélite chamado Cosmic Background Explorer (COBE), para analisar detalhadamente a radiação do fundo do universo, operando na faixa de microondas. Como planetas, estrelas, galáxias e nuvens de gás emitem muito pouco microondas, o satélite pode enxergar diretamente a luz que o Universo emitiu quando passou de opaco para transparente, na chamada época da recombinação, cerca de 300 mil anos depois do Big Bang.

 

Os dados obtidos pelo COBE fitam perfeitamente um corpo negro com temperatura de 2,735 K, com uma incerteza menor que 1%, valor exato da radiação predita para o gás quente de quando o Universo se formou, visto com um avermelhamento correspondente; a expansão do Universo estica o comprimento de onda pelo mesmo fator que o Universo se expande entre a emissão e a observação. Se o Big Bang tivesse sido caótico, por exemplo, o espectro observado não seria perfeitamente o de um corpo negro, mas seria distorcido para o azul, pelo decaimento das estruturas caóticas. 

A radiação do fundo do Universo mostra suas condições 300 mil anos após o Big Bang, quando o Universo era dominado por radiação. Nesta época a temperatura do Universo caiu para cerca de 3000 K, suficiente para que os prótons e as partículas-alfa, formadas nos três primeiros minutos do Universo, começassem a capturar elétrons, e formar átomos de hidrogênio e hélio neutros.

 

CONCLUSÃO

   Com esse trabalho eu pude concluir o quanto é complexo e difícil de entender o universo, em minha pesquisa percebi que existem cálculos nesse ramo da cosmologia que parecem ser irreais não os botei nesse trabalho, pois não achei que fossem relevantes com o tema principal.O trabalho me ajudou bastante a conhecer melhor o universo e os planetas, nesse trabalho não botei o tópico: “Big Bang:” pois é uma coisa que todos conhecem já o necessário: foi uma explosão que gerou o universo`   os dados que eu achei a respeito  são muito cientifico e específicos como a que temperatura  estava tal coisa a  0,001 s depois da explosão... 

            Espero que tenha gostado do trabalho.

 Referências

 Microsoft Enciclopédia Encarta  2001

 

SITE DA INTERNET   http://www.terra.com.br/fisica

  http://www.universitários.net/cosmologia

 

Ministério da Educação. Nota explicativa sobre Estrelas.Vitória.Nota 1999/02