Cosmologia Flashcards
A cosmologia estuda…
A estrutura e a evolução do Universo.
Segundo Newton, o Universo é…
Estático, infinitamente velho e tem um número infinito de estrelas.
A compreensão newtoniana do Universo está errada, porque… (paradoxo de Olbers)
O céu noturno seria tão brilhante como o Sol, dado que para qualquer lado que olhássemos encontrariamos uma estrela.
A partir de distâncias muito grandes, consideramos que o Universo é…
Homogéneo e isotrópico.
Segundo a teoria da relatividade restrita, medições do tempo e espaço são…
Dependentes do observador.
Verdadeiro ou Falso: Esta teoria, tal como Newton, prevê um Universo estático.
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.
A teoria da relatividade é uma teoria de…
Gravitação.
Segundo a RR, um corpo massivo…
Encurva o espaço-tempo.
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.
Falso - O efeito de Doppler não se deve ao movimento das galáxias, mas sim ao afastamento entre elas, consequência da expansão do Universo.
Enuncia a lei de Hubble.
v=(H_0)d
A velocidade de recessão das galáxias é proporcional à distância a que elas se encontram da Terra, sendo
Enuncia o fenómeno de redshift.
O comprimento de onda de um fotão é esticado à medida que ele viaja pelo espaço até nós, aumentando e aparentando ser mais vermelho.
O redshift cosmológico deve-se à…
Expansão do Universo.
O Big Bang é…
O início do Universo, fenómeno que originou a expansão atual.
Verdadeiro ou Falso: Houve uma altura em que a matéria se encontrava todo condensado num ponto extremamente denso e quente.
Verdadeiro.
O horizonte da luz cósmica é…
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.
À medida que um fotão viaja pelo espaço, até nós, o que acontece à energia e ao comprimento de onda?
A energia diminui e o comprimento de onda aumenta (por isso é que a luz proveniente de galáxias mais distantes é menor).
Descreve a singularidade cósmica.
A densidade do Universo era infinita, o espaço e o tempo encontravam-se num estado de curvatura infinita.
Verdadeiro ou Falso: A quantidade de hélio existente pode ser explicada com base na fusão nuclear que ocorre no interior das estrelas.
Falso - existe muito mais hélio do que o que pode ser produzido por objetos estelares.
Descreve os fotões que compunham o universo primordial.
Cheios de energia, de comprimento de onda curto.
O que aconteceu aos fotões que compunham o universo primordial com o passar do tempo?
Com a expansão do universo, ocorreram redshifts e a sua energia/temperatura diminuiu - atualmente constituem a radiação cósmica de fundo, de intensidade aproximadamente isotrópica.
A que se devem as pequenas flutuações na radiação cósmica de fundo?
Efeito de Doppler proveniente do movimento da Terra pelo cosmos.
Como é que a matéria escura é detetada?
Através da sua influência gravitacional, por exemplo, e também através de curvas de rotação de galáxias.
Verdadeiro ou Falso: A matéria escura é a forma de matéria predominante no Universo.
Verdadeiro - a matéria luminosa apenas corresponde a 17% da densidade média da matéria.
Verdadeiro ou Falso: A matéria sempre dominou sobre a radiação.
Falso - no Universo primordial, a densidade de radiação era superior à densidade de matéria.
Qual é a relação entre a temperatura da radiação no Universo primordial e a temperatura da radiação atual?
Para radiação num redshift z, a sua temperatura era maior por um fator de 1+z.
No que consistiu a era da recombinação? (Enuncia três características)
- > 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;
Porque é que antes da recombinação não existiam átomos?
As temperaturas eram muito altas para se formar hidrogénio a partir de eletrões e protões (reação energeticamente favorecida).
No que consiste o plasma?
Era um estado de matéria opaco cheio de fotões altamente energéticos, com protões e eletrões a colidir.
Como é que o WMAP é superior ao COBE?
Tem maior resolução e sensibilidade.
A que se deve as variações na RCF (excluindo o efeito de Doppler)?
A ondas sonoras de compressão e rarefação no Universo primordial.
O que são zonas de compressão?
Zonas de maior gravidade, onde fotões emergem com menor energia e há um maior redshift, logo são zonas mais frias.
Enuncia a condição matemática para um espaço esférico.
rho_0>rho_C, omega_0>1
Enuncia a condição matemática para um espaço plano.
rho_0=rho_C, omega_0=1
Enuncia a condição matemática para um espaço hiperbólico.
rho_0
Qual é a curvatura do Universo?
Espaço plano (omega_0=1).
Como é que sabemos a curvatura do Universo?
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.
Verdadeiro ou Falso: O parâmetro da densidade de matéria confirma unicamente a curvatura do Universo.
Falso - Indica a existência de energia escura, dado que não é suficiente (=0.24) para ser igual a omega_0, que deve ser 1.
A _____________ deveria levar a uma desaceleração do universo e a _____________ deveria levar à aceleração.
Influência gravitacional, constante cosmológica.
O que indica que a expansão do Universo é mais rápida hoje do que no passado?
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).
Descreve o período da inflação.
Período prévio à expansão de Hubble, em que o Universo expandiu 10^50 vezes em 10^-35 segundos.
Enuncia o problema da isotropia.
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).
Enuncia o problema da planicidade.
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.
Como é que o período inflacionário resolveu o problema da isotropia?
A matéria foi movida para distâncias extremamente longínquas devido à inflação, as quais são incluidas no nosso horizonete hoje devido à expansão do Universo.
Como é que o período inflacionário resolveu o problema da planicidade?
A expansão exponencial diluiu qualquer curvatura pré-existente.
O que é o falso vácuo?
Fase altamente energética do Universo primordial.
O que é que o princípio de Heisenberg nos diz sobre a matéria num curto intervalo de tempo?
Não podemos saber quanto existe, ela aparece e desaparece espontaneamente.
No que diferem as partículas e as anti-partículas?
Na carga elétrica.
Verdadeiro ou Falso: Quanto mais massiva for uma partícula, menos tempo existe o par partícula-antipartícula.
Verdadeiro.
Como sabemos que os pares virtuais existem?
Através dos seus efeitos, e supondo que qualquer tipo de pares partícula-antipartícula se podem formar e destruir no Universo.
Os pares virtuais podem ser reais?
Sim, se raios gamma altamente energéticos fornecerem energia suficiente para originar a formação dos pares.
O que aconteceu aos pares de partícula-antipartícula no Universo primordial?
Foram separados devido à separação extrema e instantânea.
Porque é que houve um eventual confinamento de quarks?
Devido à formação de protões e neutrões, que deixaram de ser fragmentados em quarks quando as forças de colisão diminuiram.
O que provocou a diminuição de protões e neutrões no Universo?
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).
O que é a nucleossíntese?
É a acumulação de núcleos como deutério e hélio através de protões e neutrões.
O que é a População III?
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.
Porque é que ainda não observámos estrelas de População III?
Devido a serem tão massivas, supõe-se que terão durado muito pouco tempo.
O que terá acontecido na morte das estrelas de População III?
Terão ejetado toda a sua matéria para o espaço, acabando com o período das dark ages.
O que é matéria escura quente? Dá um exemplo.
Consistem em partículas de pouca massa que viajam com velocidades ultrarelativistas. Uma hipótese são os neutrinos.
O que é matéria escura fria? Dá um exemplo.
Partículas massivas que viajam a velocidades baixas, como por exemplo os WIMP’s (weakly interacting massive particles).
