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Astronomia > Cosmologia > Flashcards

Cosmologia Flashcards

1
Q

A cosmologia estuda…

A

A estrutura e a evolução do Universo.

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2
Q

Segundo Newton, o Universo é…

A

Estático, infinitamente velho e tem um número infinito de estrelas.

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3
Q

A compreensão newtoniana do Universo está errada, porque… (paradoxo de Olbers)

A

O céu noturno seria tão brilhante como o Sol, dado que para qualquer lado que olhássemos encontrariamos uma estrela.

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4
Q

A partir de distâncias muito grandes, consideramos que o Universo é…

A

Homogéneo e isotrópico.

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5
Q

Segundo a teoria da relatividade restrita, medições do tempo e espaço são…

A

Dependentes do observador.

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6
Q

Verdadeiro ou Falso: Esta teoria, tal como Newton, prevê um Universo estático.

A

Falso - apenas prevê este resultado após a adição de uma constante cosmológica positiva, que Einstein introduziu para obter o mesmo resultado aceite na altura, de que o universo era estático. A RR levaria a que um Universo finito e estático colapsasse ou expandisse eternamente.

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7
Q

A teoria da relatividade é uma teoria de…

A

Gravitação.

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8
Q

Segundo a RR, um corpo massivo…

A

Encurva o espaço-tempo.

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9
Q

Verdadeiro ou Falso: As galáxias afastam-se de nós porque o Universo se encontra em expansão, produzindo um efeito de Doppler devido ao movimento das galáxias.

A

Falso - O efeito de Doppler não se deve ao movimento das galáxias, mas sim ao afastamento entre elas, consequência da expansão do Universo.

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10
Q

Enuncia a lei de Hubble.

A

v=(H_0)d

A velocidade de recessão das galáxias é proporcional à distância a que elas se encontram da Terra, sendo

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11
Q

Enuncia o fenómeno de redshift.

A

O comprimento de onda de um fotão é esticado à medida que ele viaja pelo espaço até nós, aumentando e aparentando ser mais vermelho.

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12
Q

O redshift cosmológico deve-se à…

A

Expansão do Universo.

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13
Q

O Big Bang é…

A

O início do Universo, fenómeno que originou a expansão atual.

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14
Q

Verdadeiro ou Falso: Houve uma altura em que a matéria se encontrava todo condensado num ponto extremamente denso e quente.

A

Verdadeiro.

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15
Q

O horizonte da luz cósmica é…

A

Uma grande esfera à volta da Terra - limite de observação de objetos, igual a 13.4 mil milhões de anos-luz, que é a idade do Universo.

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16
Q

À medida que um fotão viaja pelo espaço, até nós, o que acontece à energia e ao comprimento de onda?

A

A energia diminui e o comprimento de onda aumenta (por isso é que a luz proveniente de galáxias mais distantes é menor).

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17
Q

Descreve a singularidade cósmica.

A

A densidade do Universo era infinita, o espaço e o tempo encontravam-se num estado de curvatura infinita.

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18
Q

Verdadeiro ou Falso: A quantidade de hélio existente pode ser explicada com base na fusão nuclear que ocorre no interior das estrelas.

A

Falso - existe muito mais hélio do que o que pode ser produzido por objetos estelares.

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19
Q

Descreve os fotões que compunham o universo primordial.

A

Cheios de energia, de comprimento de onda curto.

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20
Q

O que aconteceu aos fotões que compunham o universo primordial com o passar do tempo?

A

Com a expansão do universo, ocorreram redshifts e a sua energia/temperatura diminuiu - atualmente constituem a radiação cósmica de fundo, de intensidade aproximadamente isotrópica.

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21
Q

A que se devem as pequenas flutuações na radiação cósmica de fundo?

A

Efeito de Doppler proveniente do movimento da Terra pelo cosmos.

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22
Q

Como é que a matéria escura é detetada?

A

Através da sua influência gravitacional, por exemplo, e também através de curvas de rotação de galáxias.

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23
Q

Verdadeiro ou Falso: A matéria escura é a forma de matéria predominante no Universo.

A

Verdadeiro - a matéria luminosa apenas corresponde a 17% da densidade média da matéria.

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24
Q

Verdadeiro ou Falso: A matéria sempre dominou sobre a radiação.

A

Falso - no Universo primordial, a densidade de radiação era superior à densidade de matéria.

25
Q

Qual é a relação entre a temperatura da radiação no Universo primordial e a temperatura da radiação atual?

A

Para radiação num redshift z, a sua temperatura era maior por um fator de 1+z.

26
Q

No que consistiu a era da recombinação? (Enuncia três características)

A
  • > A temperatura era baixa o suficiente para se formarem os primeiros átomos de hidrogénio;
  • > O universo ficou transparente devido à diminuição da frequência de colisão entre fotões e átomos - a luz parou de sofrer scattering;
  • > A matéria e a radiação não estão à mesma temperatura;
27
Q

Porque é que antes da recombinação não existiam átomos?

A

As temperaturas eram muito altas para se formar hidrogénio a partir de eletrões e protões (reação energeticamente favorecida).

28
Q

No que consiste o plasma?

A

Era um estado de matéria opaco cheio de fotões altamente energéticos, com protões e eletrões a colidir.

29
Q

Como é que o WMAP é superior ao COBE?

A

Tem maior resolução e sensibilidade.

30
Q

A que se deve as variações na RCF (excluindo o efeito de Doppler)?

A

A ondas sonoras de compressão e rarefação no Universo primordial.

31
Q

O que são zonas de compressão?

A

Zonas de maior gravidade, onde fotões emergem com menor energia e há um maior redshift, logo são zonas mais frias.

32
Q

Enuncia a condição matemática para um espaço esférico.

A

rho_0>rho_C, omega_0>1

33
Q

Enuncia a condição matemática para um espaço plano.

A

rho_0=rho_C, omega_0=1

34
Q

Enuncia a condição matemática para um espaço hiperbólico.

A

rho_0

35
Q

Qual é a curvatura do Universo?

A

Espaço plano (omega_0=1).

36
Q

Como é que sabemos a curvatura do Universo?

A

Devido aos hotspots na RCF, que parecem maiores quando o espaço é fechado e menores quando o espaço é aberto - como têm um tamanho angular de 1º sabemos que o espaço deve ser plano.

37
Q

Verdadeiro ou Falso: O parâmetro da densidade de matéria confirma unicamente a curvatura do Universo.

A

Falso - Indica a existência de energia escura, dado que não é suficiente (=0.24) para ser igual a omega_0, que deve ser 1.

38
Q

A _____________ deveria levar a uma desaceleração do universo e a _____________ deveria levar à aceleração.

A

Influência gravitacional, constante cosmológica.

39
Q

O que indica que a expansão do Universo é mais rápida hoje do que no passado?

A

O gráfico da velocidade em função da distância demonstra uma diminuição na velocidade para distâncias mais longínquas (dados fornecidos por supernovas, cujo brilho máximo dá a distância pela lei quadrática inversa para a luz).

40
Q

Descreve o período da inflação.

A

Período prévio à expansão de Hubble, em que o Universo expandiu 10^50 vezes em 10^-35 segundos.

41
Q

Enuncia o problema da isotropia.

A

Para dois pontos se encontrarem à mesma temperatura, devem estar em contacto, mas se considerarmos dois pontos no universo em lados contrários, estão fora do horizonte de luz cósmico de cada um (estando à mesma temperatura).

42
Q

Enuncia o problema da planicidade.

A

O nosso Universo é plano - a densidade crítica do Universo seria praticamente igual à densidade total do Universo primordial, mas se houvesse qualquer desvio teria desenvolvido muito rapidamente sem permitir formação de estruturas.

43
Q

Como é que o período inflacionário resolveu o problema da isotropia?

A

A matéria foi movida para distâncias extremamente longínquas devido à inflação, as quais são incluidas no nosso horizonete hoje devido à expansão do Universo.

44
Q

Como é que o período inflacionário resolveu o problema da planicidade?

A

A expansão exponencial diluiu qualquer curvatura pré-existente.

45
Q

O que é o falso vácuo?

A

Fase altamente energética do Universo primordial.

46
Q

O que é que o princípio de Heisenberg nos diz sobre a matéria num curto intervalo de tempo?

A

Não podemos saber quanto existe, ela aparece e desaparece espontaneamente.

47
Q

No que diferem as partículas e as anti-partículas?

A

Na carga elétrica.

48
Q

Verdadeiro ou Falso: Quanto mais massiva for uma partícula, menos tempo existe o par partícula-antipartícula.

A

Verdadeiro.

49
Q

Como sabemos que os pares virtuais existem?

A

Através dos seus efeitos, e supondo que qualquer tipo de pares partícula-antipartícula se podem formar e destruir no Universo.

50
Q

Os pares virtuais podem ser reais?

A

Sim, se raios gamma altamente energéticos fornecerem energia suficiente para originar a formação dos pares.

51
Q

O que aconteceu aos pares de partícula-antipartícula no Universo primordial?

A

Foram separados devido à separação extrema e instantânea.

52
Q

Porque é que houve um eventual confinamento de quarks?

A

Devido à formação de protões e neutrões, que deixaram de ser fragmentados em quarks quando as forças de colisão diminuiram.

53
Q

O que provocou a diminuição de protões e neutrões no Universo?

A

Deixaram de se formar mas continuaram a aniquilar-se, quando a temperatura baixou abaixo do limite de temperatura (os raios gamma já não conseguiam formar os pares partícula-antipartícula).

54
Q

O que é a nucleossíntese?

A

É a acumulação de núcleos como deutério e hélio através de protões e neutrões.

55
Q

O que é a População III?

A

É uma população hipotética, formada a partir de gases de metalicidade zero (nunca foi observado), cujas estrelas terão tido apenas átomos de hidrogénio e hélio, e cuja gravidade seria tremenda (devido à ausência de metais, era preciso mais gravidade) pelo que seriam as maiores estrelas no Universo atualmente.

56
Q

Porque é que ainda não observámos estrelas de População III?

A

Devido a serem tão massivas, supõe-se que terão durado muito pouco tempo.

57
Q

O que terá acontecido na morte das estrelas de População III?

A

Terão ejetado toda a sua matéria para o espaço, acabando com o período das dark ages.

58
Q

O que é matéria escura quente? Dá um exemplo.

A

Consistem em partículas de pouca massa que viajam com velocidades ultrarelativistas. Uma hipótese são os neutrinos.

59
Q

O que é matéria escura fria? Dá um exemplo.

A

Partículas massivas que viajam a velocidades baixas, como por exemplo os WIMP’s (weakly interacting massive particles).

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