Constituição do universo: tamanho e forma, estrutura, material e radiação cósmica
Avançada do universo
O conhecimento sobre o nosso universo tem muitos níveis. o "Universo básico", era aspectos elementares, isto vamos cavar um pouco mais. Isso sim, sem reivindicações profissionais ou científicas, como indicado no título dos sitiados, a astronomia educacional.Para solucionar esses problemas, deve ter algum conhecimento prévio. Embora tentamos manter uma linguagem simples, longe de aspectos técnicos (sempre que possível), algumas páginas deste capítulo é necessário um certo nível. Poderíamos dizer que o capítulo é, pelo menos, para alunos do ensino médio. É melhor se você também está interessado em física e astronomia.
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Tamanho do universo
O universo inclui todos conhecidos: matéria, energia, espaço e tempo. As escalas do universo são assim grandes que não podemos imaginá-las.Para ter uma idéia, para cada grão de areia que estão na terra, existem estrelas 1 milhão ou mais. Nossa galáxia é apenas uma das bilhões de galáxias centenas.
Mesmo assim, toda a matéria do Cosmos é apenas uma pequena parte do universo. O universo é, acima de tudo, um imenso espaço quase vazio.
É impossível saber o tamanho exato do universo. Pode até ser infinito, embora improvável. Sem saber de que forma tem, podemos também calcular seu tamanho. Além disso, ainda em expansão. Só sabemos o tamanho do universo visível da terra.
| Objeto | Diâmetro |
| Terra | 12,760 kms |
| Sol | 1.400.000 kms |
| Sistema solar | luz de 1 mês |
| Via Láctea | 100.000 anos-luz |
| Grupo local de galáxias | 10 milhões de anos luz |
| Superaglomerado de virgem | 100 milhões de anos luz |
| Universo visível | 93000 milhões anos-luz |
Tamanho do universo visível
A borda do universo visível da terra é 46.500 milhões de luz anos em todas as direções. Ou seja, um diâmetro de 93000 milhões anos-luz. Um ano luz é 46 9 trilhões de quilômetros.
O cálculo é enorme e ainda é apenas a parte do universo que podemos ver. Após o Big Bang, o Universo expandiu-se tão rapidamente que parte de sua luz ainda não chegou a nós e, portanto, não podemos ver.
Mas se o universo é apenas cerca de 13800 milhões anos, como pode haver objetos mais distantes? Não é possível que eles são muito mais rápidos que a velocidade da luz. A resposta é a inflação do universo.
A inflação é a origem de tudo: desde o espaço, o tempo e todas as leis da física, incluindo o limite da velocidade da luz. Tudo é criado na própria inflação. Então a inflação do universo não está sujeito ao limite da velocidade da luz. Inflação cria novo espaço entre os objetos e as leva embora.
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Estruturas do universo
A matéria no universo está classificada. A força da gravidade faz com que esse grupo de matéria formando estruturas. Desde o mais simples, como as estrelas e sistemas solares, às gigantescas paredes de galáxias.Mesmo assim, a expansão do universo faz com que diferentes estruturas para afastar-se radicalmente do outro em alta velocidade.
As estruturas mais distantes são os maiores e mais antigas. Eles se formaram quando o universo era ainda muito jovem e ajudam a compreender a sua evolução.
Hierarquia de estruturas
Estruturas menores: são corpos celestes, como planetas e estrelas e os pequenos grupos, como o nosso sistema Solar.Galáxias: são estruturas intermediárias. Eles juntam-se as famílias de estrelas, gás, poeira e matéria escura. Existem mais de 100 bilhões apenas no universo visível, e eles podem agrupar trilhões de estrelas. Muitos têm um buraco negro em seu centro. Nossa galáxia é a Via Láctea.
Aglomerados de galáxias: são grupos de galáxias envolvidas no gás quente. Seu diâmetro atinge vários luz de milhões de anos.
Star Wars giram uma em torno de si, ligados por gravidade. Às vezes eles colidem ou alguns são absorvidos para os outros. A Via Láctea pertence a um aglomerado chamado Grupo Local, compreendendo 25 galáxias.
Superaglomerados de galáxias: Eles são conjuntos de aglomerados de galáxias. Eles medem centenas de milhões de anos-luz. Eles formam grandes camadas por todo o universo visível. O Grupo Local é parte do Superaglomerado de virgem.
Paredes: estas são as estruturas descobertas ontem, o mais antigo e grande universo. Eles são enormes trechos de superaglomerados de galáxias.
Grande Muralha Sloan mede a luz de 1,37 bilhões de anos e é a maior estrutura conhecida.
O grande atrator
O Superaglomerado de virgem e as outras estruturas do universo visível se movendo em direção um ponto misterioso chamaram o grande atrator. Seu centro é 150 milhões anos luz. Ele foi descoberto na década de 1980 e ainda não se sabe o que é, embora possa ser uma estrutura ainda mais que os astrônomos chamam de Laniakea ("céu imenso", em havaiano).·
O universo observável
Mesmo com a tecnologia mais avançada, só conseguimos ver uma pequena parte do universo. Universo observável é chamado e é a parte do Cosmos cuja luz teve tempo para chegar até nós.O universo observável tem uma esfera, com a terra em seu centro. Assim, podemos ver a mesma distância em todas as direções.
O limite do universo observável é chamado o horizonte cósmico de luz. Os objetos no horizonte são o mais distante que podemos ver. Sua luz nos deixou quase desde a origem do universo, 13,7 bilhões de anos atrás. Para que nós os vemos como eles foram feitos mais de 13000 milhões anos. Por que eles são tão importantes conhecer a evolução do universo.
Mas, como o universo se expande, na verdade esses objetos são muito mais longe. Atualmente, eles já estão 46.500 milhões de luz anos.
| Telescópio | Tipo de luz |
| Hubble | Nas proximidades de luz visível, ultravioleta e infravermelho |
| Chandra | Raio-x |
| Compton | Raios gama |
| Spitzer | Remoto infravermelho |
Grandes observatórios espaciais da NASA
Para explorar todo o universo observável, a NASA colocou em telescópios espaciais de órbita quatro: Spitzer, Hubble, Chandra e Compton. Cada um capta um tipo diferente de luz. Atualmente, o Compton é já não operam.O universo observável de relance
A parte do universo que vemos a olho nu é chamada a esfera celeste. É uma esfera imaginária, com a terra no centro, onde se situam as constelações. Estende-se até os 2'5 milhões de luz anos.
É o mais longe que pode ser visto a vizinha galáxia de Andrômeda e as galáxias de dois satélites da Via Láctea: a pequena e a grande nuvem de Magalhães. Tudo o resto pertence à nossa galáxia, a Via Láctea.
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Tipos de partículas no universo
Toda a matéria que existe no universo é composta de partículas. Cada tipo de partícula serve uma função diferente.A interação entre os diferentes tipos de partículas torna possível o universo como nós o conhecemos.
Existem dois tipos de partículas: férmions e bósons. Os férmions formam a massa da matéria. Bósons são responsáveis por aplicar a essa massa as quatro forças fundamentais: eletromagnetismo, força nuclear forte, força nuclear fraca e gravidade.
Partículas elementares
Partículas elementares são partes ou porções menores, em que a matéria pode ser dividida.
O elementar férmions são os quarks e léptons:
- Quarks: se reúnem em grupos de três para formar maior, tais como partículas de prótons e nêutrons.
- Léptons: são muito leves, como partículas de elétrons, múons e neutrinos.
Elementar de bósons são fótons, glúons e outros:
- Fótons: responsável para o eletromagnetismo.
- Glúons: lidar com a força nuclear forte.
- Bósons W e z: responsável para a força nuclear fraca.
- Graviton: responsável pela gravidade, mas ainda não foi nunca.
- Higgs Boson: responsável para as partículas que possuem massa. Isso explica toda a matéria que vemos, e por isso é chamado de "partícula de Deus".
O que são Hádrons?
Quando se reúnem várias partículas elementares, cahnge partículas compostas chamaram Hádrons.Férmions compostos são os bárions. Os mais conhecidos são os prótons e nêutrons. Composto bósons são as pousadas. O mais conhecido é o píon. O colisor de Hádrons do CERN é um experimento de física de partículas muito importante.
Cientistas de todo o mundo participam. Acelera as partículas (Hádrons) quase à velocidade da luz e os faz colidir para ver como eles se comportam. Através destas experiências, o CERN procura informações sobre tipos desconhecidos de partículas, a composição do universo, sua origem e como agir forças entre si.
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A matéria do universo
A matéria é tudo que tem massa. Toda a matéria consiste de partículas. Eles são como pequenos pedaços que se juntam para formar o que nós vemos.Embora eles também formam um outro tipo de matéria que não podemos ver, importa o escuro. Na verdade, a maior parte do material que compõe o universo é matéria escura.
No entanto pequena tudo o que tem massa, ou seja, emite gravidade. Até a mesmos. No Cosmos, a matéria é atraída pela gravidade. Ele reúne e forma de pequenas moléculas, planetas, estrelas e os clusters Galactic grandes. Gravidade une a matéria. Mesmo assim, a maior parte da matéria não concentrar em galáxias, mas no imenso espaço intergaláctico.
A matéria visível
A parte da matéria que podemos ver é apenas 5% da composição do universo. A matéria visível é chamada matéria comum ou matéria bariônica.
Matéria comum consiste em átomos. Pode ser em quatro Estados: sólido, líquido, plasma e gasesoso. Que vai de um estado para outro para ganhar ou perder calor. Maior parte da matéria visível no universo é no estado de plasma, uma vez que é essa forma as estrelas.
Matéria escura
No universo, há uma outra questão, que não podemos ver. É matéria escura ou invisível. A quarta parte do universo conhecido é a matéria escura, embora algumas fontes estimam que é até 80%. Isto significa que muito mais quantidade de matéria escura visível que importa.
A matéria escura não emitem ou refletem a luz. Não libere qualquer radiação, nem visível nem invisível. Por esse motivo não a vemos. Mas sabemos que ele existe, porque se ele emite a gravidade, e nossa tecnologia detecta-lo. Sua gravidade é tão grande que se move os clusters Galactic grandes.
A composição da matéria escura permanece um mistério. Embora acredita-se que ela poderia ser composta de neutrinos e outras partículas ainda desconhecidas.
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Radiação cósmica
Todos os objetos visíveis no Cosmos, dos superaglomerados de galáxias, os planetas emitem algum tipo de radiação. Esta radiação é energia que viaja através do espaço. A luz que vemos é uma pequena parte dessa apresentação, que nossos olhos podem perceber.Existem (ou seja, conhecidos) dois tipos de radiação cósmica: a radiação eletromagnética e raios cósmicos.
Radiação eletromagnética
É a energia emitida pelos corpos celestes e viaja através do espaço sob a forma de ondas. Ele se move na velocidade da luz. Radiação eletromagnética é, juntamente com o problema, o outro componente importante do Cosmos. Ele inclui as ondas de rádio, microondas, ondas infravermelhas (calor), luz visível, raios ultravioletas, raios x e raios gama.
Nossa atmosfera nos protege da radiação eletromagnética de alta energia: raios gama, raios X e parte dos raios ultravioletas. Se não, a vida na terra não seria possível.
Raios cósmicos
Radiação corpuscular ou raios cósmicos não são ondas mas partículas carregadas de energia, tais como os neutrinos. Estrelas emitem partículas que passam pela área em alta velocidade. Raios cósmicos carregar o fardo de energia mais alta que é conhecido no universo.
Nosso sol emitem raios cósmicos que atingem a terra. Campo magnético da terra desvia a maioria. Mas eles são tão poderosos que uma fração consegue entrar na atmosfera e atravessá-la. Às vezes, as partículas carregadas passam para as camadas superiores da atmosfera pelos pólos e Aurora do formulário.
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Forma do universo
A forma do universo é uma questão muito importante para a cosmologia, uma vez que o destino final do próprio universo depende a forma que tem. No entanto, é ainda impossível de descobrir.
A forma do universo depende de sua densidade, ou seja, a quantidade de massa e energia. O problema é que não sabemos que tamanho tem o universo ou quanta energia e matéria lá são no total. Então nós não podemos calcular sua densidade.
As teorias de Einstein posaram três maneiras possíveis: fechado, aberto ou plana. Embora a forma do universo continua a ser um enigma, a maioria dos cientistas acredita que é quase plana.
| Tipo de universo | Densidade | Formulário | Destino final |
| Universo fechado | Alta | Esférica | Colapso e Big Crunch |
| Universo aberto | Baixa | Sela | Refrigeração e Big Chill |
| Universo plano | Crítica | Apartamento | Abrandou a expansão |
A forma e o destino do universo
O universo pode ter três maneiras possíveis:
Universo fechado: se há muita matéria e energia, a densidade é muito alta. O universo curva para dentro e será a forma de esfera. Vai ser um universo finito. Gravidade será mais forte do que a expansão, será agrupada toda a matéria e o universo entrará em colapso. Este efeito é chamado o Big Crunch.
Universo aberto: a densidade de matéria e energia é muito baixa, o universo é curva para fora. Ele assumirá a forma de uma sela. Vai ser um universo infinito, uma expansão infinita. Gravidade será tão fraca que não pode haver nenhuma estrelas, planetas ou mesmo átomos. A matéria será separada e desintegra-se até ser reduzido a partículas elementares. O universo irá arrefecer e morrer. Este efeito é chamado o Big Chill.
Universo plano: se a quantidade de matéria e energia é adequada, a densidade ficará equilibrada. É o que é chamado a densidade crítica. Então o universo é plano. Gravidade e expansão estará em equilíbrio. O universo se expande, mas mais lentamente.
Hoje acredita-se que o universo é quase plano, mas ainda há muitas dúvidas, se provar que o universo está se expandindo cada vez mais rápido, e esta parece ser uma contradição com a teoria.
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Modelos do universo
Tradicionalmente, a cosmologia imaginar o universo como um modelo linear. Ou seja, um único universo com um começo e, provavelmente, um fim.Para o modelo linear, o Big Bang é o começo de tudo: espaço, tempo, leis da física e toda matéria e energia. Não há um único universo e tudo o que engloba exite. Mas o modelo linear tem contradições e não resolver todas as questões. Por esta razão, foram criados outros modelos.
Einstein propôs o modelo de universo cíclico. Para o modelo cíclico, o universo nasce e morre infinitas vezes. Lá não é um universo único, mas infinito. Cada universo é entre um Big Bang e o próximo ciclo. O universo se expande e contrai-se, então, que começa com um Big Bang e termina com um novo Big Bang. Sempre que morre um universo, um novo começa.
Universo de membranas ou branas
Teoria das cordas é um modelo cíclico, chamado "Universo de branas". De acordo com este modelo, cada universo é uma membrana ou membrana. Existem infinitas branas. As branas vibram e às vezes colidem. Quando duas branas colidem um novo Big Bang e nasce um outro universo.Universos paralelos
O modelo de universos paralelos, existem muitos universos ao mesmo tempo. Apesar de existirem ao mesmo tempo, eles são independentes e é impossível mudar de um para outro. Suas leis da física são diferentes e alguns podem ter apenas vida. Os modelos mais conhecidos de universos paralelos são universos bolha e o Multiverso.
Bolha de universos: novos universos nascem de outros já existentes. Um novo universo pode nascer a qualquer hora e lugar do Cosmos. Há uma inflação de espaço, como que criou nosso universo, e um novo universo começa dentro de outro.
Multiverso: é uma consequência das leis da probabilidade na mecânica quântica. Propõe-se que, se o tempo é infinito, todas as probabilidades apenas para ser satisfeito. Cada probabilidade é cumprida em um universo paralelo. Então '' teria universos paralelos com universos exatamente idênticos e paralelos com outra completamente diferente "eu". É uma idéia que é difícil de entender.
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Buracos de minhoca
Um buraco de verme é um túnel que conecta dois pontos no espaço-tempo, ou dois universos paralelos. Nunca foi uma... e não está provado que existem, embora eles são matematicamente possíveis.
Eles são chamados assim porque se assemelham a um worm que passa por uma maçã dentro para o outro lado, em vez de tirá-lo. Assim, buracos de minhoca são atalhos no tecido do espaço-tempo. Permite unir dois pontos muito distantes e chegar mais rapidamente do que se você tivesse o universo à velocidade da luz.
De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, os buracos de minhoca podem existir. Eles têm uma entrada e uma saída num espaço diferente ou pontos de tempo. O túnel que conecta-los é no hiperespaço, que é uma dimensão que é produzida por uma distorção do tempo e da gravidade.
Einstein e Rosen criaram essa teoria para estudar o que estava acontecendo dentro de um buraco negro. Por que são também chamados Ponte Einstein-Rosen.
Há dois tipos de verme buracos:
- Intrauniverso: conectando dois pontos longe do Cosmos.
- Interuniverso ou Schwarzschild furos: Conecte dois universos diferentes.
Você pode viajar no tempo?
Uma coisa é que existem buracos de verme e muito outro para ser usado para viagens no espaço e no tempo.O romance "Contato", Carl Sagan propôs uma viagem através de um túnel. Isso levou muito acreditar é possível. Mas é apenas ficção científica. Os cientistas acreditam que um buraco de verme tem uma vida muito curta. Abre e fecha rapidamente. Matéria iria ser preso ou, embora eu saí do outro lado, não poderia voltar. Obviamente, nós não poderíamos escolher onde tomaríamos.
De acordo com a relatividade geral, é possível viajar para o futuro, mas não para o passado. Se você pudesse viajar ao passado, nós poderia alterar a história, por exemplo, fazendo que nós nunca nascemos. Seria impossível.
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Cosmologia
O ser humano tem sido sempre interessado em conhecer e compreender o universo e as leis que regem. De diferentes pontos de vista, filosofia, religião e ciência tentaram responder a essas perguntas. A parte da ciência que estuda o universo em sua totalidade é chamada cosmologia.
Cosmologia cientificamente aborda questões tais como a composição do universo, sua estrutura, forma, origem, evolução e destino final. Para fazer isso, serve de observação astronômica e conhecimento científico. Outras ciências como astronomia, física e matemática são úteis para a cosmologia. Os avanços tecnológicos são fundamentais para o desenvolvimento da cosmologia moderna.
Cosmologia moderna
Cosmologia moderna começa por volta do ano 1700. Depois, há a idéia de que todas as estrelas da Via Láctea formaram um agrupamento em meio a um universo muito maior. Anteriormente, acreditava-se que nossa galáxia foi todo o universo.
No século XX cosmologia é marcada por dois grandes avanços: a teoria da relatividade de Einstein e a teoria inflacionária. Relatividade, unifica o espaço, tempo e gravidade e mudar a visão do tecido do universo. A teoria inflacionária poses que espaço expandiu-se rapidamente após o Big Bang.
Hoje, o estudo da cosmologia é focado em física de partículas. O principal instrumento da cosmologia atual não são telescópios, mas aceleradores de partículas grandes. À procura de partículas que ajudam a resolver mistérios, tais como a composição da matéria escura, o que aconteceu nos primeiros momentos do universo, ou se existem outras dimensões que não vemos.