![Nebulosa Carina](<img src="https://2.bp.blogspot.com/-VN2kWtz4nF4/U7oHzfNkTiI/AAAAAAAAQYc/uCsFsPyoRxQ/s1600/ceu+10155641_651524224919255_6468291284803831739_n.jpg" /></div>)
- 2.Império Do Big Bang
E Do Espaço-Tempo
13,7 Bilhões de Anos atrás...
A explicação mais aceita entre a comunidade científica, sobre a origem do universo até o momento, é baseada na Teoria do Big Bang.
Ela se apoia em parte, na Teoria da Relatividade do físico Albert Einstein (1879-1955) e, nos estudos dos astrônomos Edwin Hubble (1889-1953) e Milton Humason (1891-1972) os quais demonstraram que o universo não é estático, e se encontra em constante expansão, ou seja, as galáxias estão se afastando umas das outras, o que nos leva a crer que no passado, deveriam estar mais próximas uma das outras do que hoje, até mesmo formando um único ponto chamado "Singularidade do Big Bang".
A teoria do Big Bang foi anunciada em 1948, pelo cientista russo naturalizado estadunidense George Gamow (1904-1968), e, o padre e astrônomo belga Georges Lemaître (1894-1966). Segundo eles, o universo teria surgido entre 13,3 à 13,9 bilhões de anos atrás, após uma grande 'explosão' de algo o qual chamaram de Singularidade do Big Bang. O termo explosão não é o correto, pois ainda não existia oxigênio na ocasião, mas se refere a uma grande liberação de energia tal qual uma explosão, criando o Espaço-Tempo.
O Big Bang se caracterizou por uma elevada temperatura e densidade extremamente alta, a ponto de seu estudo necessitar de uma Teoria Física Unificada ainda não disponível.
Hoje o Universo Moderno possui uma temperatura de 2.7 graus Kelvin ou seja -270,45 graus Celsius.
Na física, Espaço-Tempo é o sistema de coordenadas, utilizado como base para o estudo da Relatividade Restrita (ligada aos conceitos de Espaço-Tempo)...
... e Relatividade Geral (onde Einstein tentou estudar e explicar a gravitação), formulando a Lei da Gravitação Universal de Newton, onde cada ponto de massa atrai todos os outros pontos de massa. A Força é proporcional ao produto das duas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distancia entre elas.
Ley de gravitación universal
Law of Gravity
Tudo que se sabe hoje com relação à dimensão temporal e a estudos de sistemas em altas escalas de grandeza, abrangendo fenômenos gravitacionais e velocidades limites no universo, é decorrência dos trabalhos desenvolvidos ao longo de anos por Einstein, com contribuições de seus contemporâneos e antecessores como:
Galileu Galilei
1564-1642
Isaac Newton
1643-1727
Hendrich A. Lorentz
1853-1928
Henry Poincaré
1854-1912
Marcel Grossmann
1878 - 1936
Hermann Minkowski
1864 - 1909
Hermann MinKowski criou e desenvolveu a Geometria dos Números e usou métodos geométricos para resolver problemas difíceis na Teoria dos Números, Física, Matemática e Teoria da Relatividade.
Por volta de 1907 Minkowski percebeu que a Teoria da Relatividade Especial, introduzida por Albert Einstein em 1905 e baseada em trabalhos anteriores de Lorentz e Poincaré, poderia ser melhor entendida em um espaço de quatro dimensões, conhecido desde então como "Espaço-Tempo de Minkowski", onde tempo e espaço não são entidades separadas, mas misturadas em um Espaço-Tempo de quatro dimensões, e no qual a geometria de Lorentz da relatividade especial pode ser muito bem representada.
A parte inicial do seu discurso proferido em 21 de setembro de 1908, na Assembléia de 80 de Cientistas Alemães Naturais e médicos, hoje em dia é famosa: "Os pontos de vista de espaço e tempo que eu gostaria de colocar, antes de ter surgido a partir do solo da física experimental, e aí reside a sua força. Eles são radicais. Doravante, o espaço por si só, e o tempo por si só, estão condenados a desvanecer-se em meras sombras, e apenas uma espécie de união dos dois preservará uma realidade independente."
Num espaço de 3 dimensões temos:
largura, comprimento e altura.
Pode-se ir por exemplo para frente ou para trás, para direita ou para a esquerda, para cima ou para baixo.
Num espaço de 3 dimensões temos:
largura, comprimento e altura.
Pode-se ir por exemplo
para frente ou para trás,
para direita ou para a esquerda,
para cima ou para baixo.
Num espaço quadrimensional
temos
temos
largura, comprimento, altura e tempo
juniorveiga452.wixsite.com
Temos concebido em conjunto com o espaço, ou seja, com a largura, com o comprimento e com a altura, os acontecimentos que ocorrem à medida que o tempo caminha junto, como uma única variedade de quatro dimensões, a que se dá o nome de Espaço-Tempo.
Na física, Espaço-Tempo é o sistema de coordenadas, utilizado como base para o estudo da Relatividade Restrita ( ligada aos conceitos de Espaço-Tempo). https://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_restrita e de Relatividade Geral (onde Einstein tentou estudar e explicar a gravitação). https://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_geral.
A Relatividade é um trabalho puramente teórico, com certas dificuldades em serem provadas algumas premissas que o mesmo defende, mas com os avanços na tecnologia e algumas experimentações já realizadas, a mesma se torna uma verdade e ramo fundamental, para a compreensão do universo e suas propriedades.
Teoria da Relatividade - O Tempo.avi
A malha do tecido do Espaço-Tempo está presente em todo nosso cosmos, que possui três dimensões espaciais e uma temporal.
Teoria da Relatividade - O Espaço 1.avi
- 3.Império Inflacionário
Infinitésima Fração de Segundo
Após o Big Bang
Não há tempo zero, pois o tempo antes do Big Bang não existia ainda. O universo era uma bolha vazia de energia densa e incrivelmente quente, então se presume que ele infla repentinamente, chama-se a isso de Inflação cósmica
Max Planch
1858 - 1947
Alemanha
"Tempo de Planck" são as menores frações de tempo que existem, é primordial entende-lo para que se conheça como foi o pós-Big Bang, como o Universo se desenvolveu, e as temperaturas altíssimas, e conheçamos também a partícula ínflaton, enfim, tudo que proporcionou todo o espetáculo que temos hoje."
O Big Bang e a Menor Unidade de Tempo
(Tempo de Plank)
No intervalo de tempo na ordem dos 10-43 e 10−35 segundo após o Big Bang as partículas primordiais e suas antipartículas emergem junto com o espaço em expansão. Para regressões menores de 10-43 segundo do Tempo de Planck, é necessária uma Teoria Quântica da Gravidade. que ainda não foi formulada para explicar os fenômenos observados.
Embora separado do instante inicial, por uma fração ínfima de segundo, o Tempo de Planck não se confunde com o momento inicial do Big Bang, porque mudanças dramáticas ocorreram, naqueles infinitesimais de segundo sucessivos a ocorrência do Big Bang a partir do qual, permitiram a expansão das 3 dimensões espaciais a que estamos acostumados a viver, altura x largura x profundidade x ao longo da 'linha do tempo'.
Nos primeiros instantes, quando o Universo tinha apenas 10-43 segundo de idade, o Espaço e o Tempo ainda estavam por ser criados. As Forças da Natureza estavam combinadas numa Força Primordial única, uma Grande Força Unificada, chama-se a esse período "Tempo de Planck"(tp), os seus pormenores não podem ser explicados porque como já foi dito, nos falta uma Teoria Quântica da Gravidade, e porque também, as próprias Forças ainda estavam em formação.
- A Nucleossíntese
Primordial
Entre 10-43 e 10-36Segundo
após o Big Bang
Com a expansão do universo e resfriamento da época Planck, a gravidade começou a separação da interações de gauge fundamentais: o eletromagnetismo e as forças nucleares forte e fraca. A Física nesta escala pode ser descrita por uma grande teoria da unificação na qual a teoria de gauge do modelo padrão esteja embutida num grupo maior, que é dividido para produzir as forças observadas na natureza. Eventualmente, a grande unificação foi quebrada, separando-se a força nuclear forte da força eletrofraca. Isto, então, deve ter produzido os monopólos magnéticos.
... Hoje sabemos que o universo é feito de partículas menores que a Terra, a Água, o Ar e o Fogo....
Em 10-32 segundo após Big Bang já se tem Quarks e Gluons e Plasma livres.
O Primeiro Segundo do Big Bang Lawrence Krauss e ...
Nesta fração de segundo após Big Bang, já temos quarks e glúons livres vagando num oceano de energia, porém o universo ainda estava muito quente para o acoplamento dos mesmos, e só com o rápido resfriamento abaixo de 10 milhões de graus K é que há condições para ligações das partículas, que formaram praticamente todo o hidrogênio, que é o mais abundante do universo e o Hélio, esse processo é chamado Nucleossíntese ou Núcleo-Genêse
A altíssima temperatura propicia o estado de plasma, que é um estado físico da matéria similar ao gás, onde certa porção de partículas são ionizadas, ou seja, ganham ou perdem elétrons,
A presença de um número não desprezível de portadores de carga, torna o plasma eletricamente condutor, de modo que ele responde fortemente ao campo magnético
O plasma portanto, possui propriedades bastante diferentes das propriedades dos sólidos, líquidos e gases e é considerado um estado distinto da matéria.
Como o gás, o plasma não possui forma ou volume definidos, a não ser quando contido em um recipiente, e diferente do gás, sob a influência de um campo magnético, o plasma pode formar estruturas como filamentos, raios e camadas duplas.
Quarks, o que são? Eletrostática
Quarks tipo "sabores" Up e Down constituiem os prótons e os nêutrons, que mantém a sua coesão interna devido a interação da força forte através das partículas imediadoras da força forte chamadas Gluons, da mesma forma que os átomos se mantém unidos pela força eletromagnética cuja partículas imediadoras são os elétrons.
Existem seis tipos (ou sabores) de quarks: up, down, strange, charm, bottom, e top. Os quarks up e down possuem as menores massas entre todos os quarks. Os quarks strange, charm, bottom, e top são mais pesados e mudam rapidamente para quarks up e down por meio de um processo de decaimento, que é a transformação de um estado de maior massa para um estado de menor massa. Devido a isso, quarks up e quarks down são geralmente estáveis e são os mais comuns no universo, enquanto que os quarks strange, charm, bottom e top só podem ser produzidos em colisões de alta energia (como as que envolvem os raios cósmicos e em aceleradores de partículas).
Os dois quarks up (vermelho e azul) e um quark down (verde), estão ligados por Gluons representados por rajadas de energia branca formando uma partícula próton.
Acredita-se que a nucleossíntese de elementos leves como o Hidrogênio, Hélio, Lítio e Berílio, foram produzidas a partir do plasma das sub-partículas conhecidas como quarks-glúons, oriundas da grande da grande explosão primordial o Big Bang, quando tudo resfriou abaixo de 10 milhões de graus, é esse processo que formou praticamente todo o hidrogênio do universo, sendo o elemento mais abundante. Os outros elementos mais pesados como carbono, oxigênio , ferri e outros foram formados mais tarde no interior das estrelas por processo de fusão ou fissão nuclear que e iniciaram pelo hidrogênio.
O Hélio-3 (Símbolo3He) onde um átomo de Hidrogênio trídio perde um neutrino e um elétron e por esse decaimento transforma-se em Hélio tridio
que é uma forma isotópica do He.
e He-4 (Símbolo4 He)
O He-4 ainda continua sendo produzido por outros mecanismos como a fusão estelar onde dois núcleos isotópicos He-2 e He-3 se unem liberando um neutron e se transformando em He-4.
Posteriormente e no presente também o He-4 é formado por descomposição alfa onde o chumbo 240 decai liberando partícula alfa de Hélio-4 para o meio ambiente e decaindo em Urânio 236.
Após o Big Bang certas quantidades de H-1 https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%A9nio se seguem produzindo por fissões e, certos tipos de descomposição radiativa como a é emissão de Prótons e emissão de nêutrons.
Grande parte da massa destes isótopos no Universo e, todas as quantidades insignificantes de He-3 e He-4 https://pt.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9lio se pensa que também são produzidas no Big Bang.
... e continuam sendo produzidos
como a decomposição de racimos
que é um tipo de planta.
Os núcleos destes elementos junto com alguns de Li-7, acredita-se que tenham se formado quando o Universo tinha entre 100 e 300 segundos, depois de que o plasma quark-glúon primogênito se congelara para formar prótons e nêutrons.
Devido ao período tão curto em que ocorreu a Nucleossíntese do Big Bang antes de ser parada pela expansão e o esfriamento, não se pode formar nenhum elemento mais pesado que o lítio. Os elementos formados durante este curtíssimo período estavam em estado de plasma, e, não puderam esfriar ao estado de átomos neutros até muito tempo depois.
Os outros elementos mais pesados, como o carbono, oxigênio, ferro, enfim todos os demais restantes elementos naturais da tabela periódica, são formados posteriormente no interior das estrelas por processos de fusão ou fissão nuclear que se iniciaram pelo Hidrogênio.
Carbono
OXIGÊNIO
Ferro
- 4. Império Das Forças
Da Natureza
As Teorias envolvidas, suas interações e partículas mediadoras:
Alcance das Interações
das Quatro Forças da Natureza
As interações nucleares Gravitacionais e Eletromagnéticas possuem alcance de distancia infinito. As interações nucleares Forte e Fraca possuem alcance de distâncias da ordem de 10-15 centímetros, e o alcance da Força Fraca é de cerca de 10-16 centímetros.
As Força Gravitacional e a Força Eletromagnética são forças de longo alcance, com intensidades inversamente proporcionais ao quadrado da distância.
Forças Forte e Fraca são forças nucleares, pois atuam em escalas subatômicas, ou seja, apenas dentro do núcleo atômico e na sua vizinhança imediata.
Interação da Força forte
As partículas que estão sujeitas a interação da Força Forte para manter sua coesão interna, de um modo análogo à que mantém os átomos unidos pela força electromagnética são chamadas de Hádrons (do grego forte, robusto).
As partículas podem ser classificadas conforme suas interações com as Forças Fundamentais as quais estão sujeitas.
- Força Eletromagnética
ocorre anterior ao 10-43segundo
Após Big Bang
A Força Eletromagnética é uma interação que envolve diretamente as partículas elementares Prótons e Elétrons, portanto desta maneira a interação eletromagnética atinge todas as outras partículas conhecidas, pois atua sobre qualquer partícula com carga elétrica. Sua partícula mediadora é o fóton e por isso se descreve a luz como partículas indivisíveis.
Qualquer objeto ou corpo com carga elétrica emite e absorve luz, portanto os fótons são responsáveis pela emissão da força Eletromagnética, essa constatação nos permite afirmar que, a força eletromagnética entre dois corpos, não é transmitida instantaneamente e sim na velocidade da luz.
É importante salientarmos que no nível quântico, atômico, nós, as montanhas, o universo enfim em tudo que existe, predomina a interação eletromagnética, e a interação entre todos estes corpos, ocorre em função da força eletromagnética, inclusive todos os nossos sentidos como visão, audição, olfato, paladar, tato são eletromagnéticos, mas é importante destacarmos que de uma forma ou de outra, essa interação atinge todas as partículas conhecidas, com exceção das partículas de neutrinos, dos gluons, dos bosons e graviton que por serem partículas mediadoras não interagem e sim transportam, ou seja, são mediadoras da energia.
Neutrinos
Glúons
Bóson Z0
e do Gravitón.
O Mundo é Eletromagnético!
As forças eletromagnéticas interferem portanto nas relações intermoleculares entre nós e quaisquer outros objetos, podendo assim incluir fenômenos químicos e biológicos como consequência do eletromagnetismo, cabendo sempre ressaltar que conforme a eletrodinâmica quântica, a força eletromagnética é resultado da interação de cargas elétricas tendo os fótons como mediadores.
No entanto quando consideramos dois planetas ou um planeta e uma estrela por exemplo, a força eletromagnética pode ser relevante por eventuais troca de calor por meio de radiação, mas a interação predominante é a gravitacional.
Magnetismo
Magnetismo é o poder da atração do ferro magnético, e a capacidade que ele possui de se orientar de norte a sul, capacidade essa que chamamos de poder indutor.
O campo elétrico é formado por cargas elétricas, tais como eletróns prótons e íons. As cargas elétricas são responsáveis pelas interações eletro magnéticas e estão sujeitos a uma força chamada força elétrica.
A direção das linhas do campo magnético do ímã, demonstradas pelo alinhamento da limalha de ferro colocado sob o mesmo.
A alta permeabilidade magnética das limalhas individuais, fazem com que o campo magnético seja maior nas pontas delas. Isto faz com que as limalhas individuais atraiam umas às outras, formando grupos alongados que desenham linhas. Não se espera que estas linhas sejam linhas de campo precisas para este magneto, mais ainda, a magnetização do próprio ferro deve alterar o campo magnético.
Eletromagnetismo
Bobina caseira de Nikola Tesla
Nikola Tesla
1856 - 1943
A Bobina de Tesla foi desenvolvida por Nikola Tesla, físico Croata de ascendência sérvia, que em 1899, utilizando uma bobina de 12 milhões de volts, produziu em Colorado Spring descargas elétricas com 38 metros de extensão, entre dois eletrodos colocados a uma altura de 61 metros do solo. Diz a história que uma sobrecarga devido a potência utilizada, acabou botando fogo na companhia elétrica da cidade. A Bobina de Testa é na verdade um transformador, que produz tensões elevadas sob altas frequências.
Eletromagnetismo
É o ramo da física, que estuda a relação entre as forças da eletricidade e a força do magnetismo, como um fenômeno único, porque todo campo elétrico gera um campo magnético, da mesma forma que fazendo uma analogia com o fogo,
imagem Celso Araujo
que sempre gera um campo de calor ........
...a eletricidade sempre gera um Campo eletromagnético.
Quaisquer outras forças provêm necessariamente dessas quatro forças fundamentais. A força eletromagnética tem a ver com praticamente todos os fenômenos físicos que se encontram no cotidiano, com exceção da gravidade.
- Força Gravitacional
Força de longo alcance
ocorre aos 10-43 segundos
Após Big Bang
A Lei da Gravitação Universal
Força Gravitacional ou Peso
Isaac Newton ao estudar o movimento da Lua, concluiu que a força que faz com que ela esteja constantemente em órbita é do mesmo tipo que a força que a Terra exerce sobre um corpo em suas proximidades. A partir daí criou a Lei da Gravitação Universal.
As marés são movimentos oceânicos que ocorrem graças à atração gravitacional do Sol e da Lua sobre a água dos mares. Quando a água do mar está mais próxima da Lua, aquela é atraída por esta com uma força de maior intensidade do que nos demais pontos. Enquanto isso, na parte oposta da Terra, a água tende a afastar-se. Consequentemente, nos pontos intermediários, o nível do mar abaixa e ocorre a maré baixa.
Gravitação é a força de atração que existe entre todas as partículas com massa no universo. A gravitação é responsável por prender objetos à superfície de planetas e, de acordo com as leis do movimento de Newton, é responsável por manter objetos em órbita em torno uns dos outros. A Força da Gravidade é uma Força de longa distancia e sua fórmula de cálculo é dada pela Lei de Gravitação Universal de Newton.
onde:
F= força gravitacional entre dois objetos
m1= massa do primeiro objeto
m2= massa do segundo objeto
r= distância entre os centros de massa dos objetos
- Força Nuclear Forte
ou Hadrônica
- Força Nuclear Forte
ou Hadrônica
ocorre aos 10-35segundo
após Big Bang
A Física Hadrônica permeia o cruzamento entre a Física Nuclear e a Física de Partículas é uma área interdisciplinar, cujo objetivo é o estudo das interações fortes quer no vácuo, quer nas temperaturas e densidades elevadas.
O vácuo quântico, ao contrário do que se entende comumente por vácuo, é cheio de partículas potenciais, pares de matéria e anti-matéria virtuais, que estão sendo constantemente criadas e destruídas. Elas não existem como entidades observáveis, mas exercem pressão sobre outras partículas, essa pressão é chamada de Efeito Casimir.
Força Forte é a interação entre quarks e glúons descrita pela Cromodinamica Quântica (QCD) . Antigamente era entendida como a força nuclear que ocorria entre prótons e nêutrons, até então considerados indivisíveis.
O espaço é preenchido por uma mistura de partículas quânticas e subatômicas quarks, elétrons, neutrinos e suas partículas, que se movem em todos os sentidos com velocidades próximas à da luz.
Grande Colisor de Hádrons
Acelerador LHC
Bóson de Higgs
Partícula de Deus
é a partícula que dá massa à matéria
? ! ? ! ? ! ......
O que é Bóson de Higgs?
Plank, Higgs e a Teoria do Big Bang - space
LHC - Como funciona o detector CMS
Estudos de calibração do CMS
A Força Forte é a força que mantém o núcleo atômico coeso. O foco principal da Física Hadrônica reside no estudo e na síntese dos menores constituintes da matéria, os quarks e os glúons puntiformes. Um ponto importante na Física Hadrônica é o entendimento da dinâmica do confinamento de quarks. Esta dinâmica é muito especial, porque também envolve a criação de massa. A massa hadrônica é gerada de forma dinâmica, principalmente pela interação dos quarks dentro do hadrom e pela auto-interação dos glúons.
A Força Forte é uma das quatro forças fundamentais da natureza, e também a mais forte, embora tenha um curtíssimo raio de ação de aproximadamente 10-13centímetros.
A Força Forte é a interação entre quarks e glúons descrita pela Cromodinamica e antigamente entendida como Força Nuclear, que ocorria entre prótons e nêutrons, até então considerados indivisíveis.
O trabalho pioneiro sobre as forças fortes foi realizado pelo físico japonês Yukawa em 1935, mas até meados da década de 1970 não havia uma teoria capaz de explicar os fenômenos nucleares. Foi então que surgiu a Cromodinamica Quantica explicando fenômenos que ocorrem no interior do núcleo atômico. As outras forças fundamentais são força nuclear fraca, força eletromagnética e a força gravitacional.
Antes da década de 1970, os físicos estavam incertos acerca do mecanismo de ligação do núcleo atômico. Era claro que ele era formado por prótons e nêutrons, e que o próton tinha carga elétrica e o nêutron era eletricamente neutro. Pela compreensão física da época, os prótons deveriam se repelir e fazer o átomo decair rapidamente, mas isso não acontecia, era necessária uma nova teoria da física.
A Força Forte foi postulada para explicar como o núcleo atômico continua unido apesar da mútua repulsão eletromagnética dos prótons. Essa era a hipótese da Força Forte, uma força fundamental que atuava nos nucleons (os prótons e nêutrons). Experimentos mostram que isso força os núcleons a ficarem juntos mesmo com a repulsão eletromagnética dos prótons (a Força Forte é cem vezes mais forte que a eletromagnética).
Então foi descoberto que os prótons e nêutrons não eram as partículas fundamentais e sim formados por partículas menores a que chamaram de quarks, portanto perceberam que a atração entre nucleons era efeito colateral do que ocorria dentro deles, fazendo os quarks ficarem unidos. A Teoria da Cromodinâmica Quântica, e que os quarks transportavam o que era chamado carga de cor, embora não tenha nenhuma relação com a luz visível, quarks com cor diferentes se atraem como resultado da forte interação que é mediada por partículas chamadas de
Calcula-se que, a proporção entre a força elétrica nuclear (Quântica) é cerca de 1:10-3 e, a Força Gravitacional de longa distancia é cerca de 1:10-39, isso nos mostra que, a força nuclear elétrica é cerca de 10:39 vezes maior que a força gravitacional.
A força forte, ao contrário das outras forças fundamentais da natureza (eletromagnética, fraca e gravidade), não fica menos poderosa com a distancia de seu alcance, que é do tamanho de um hádrons a sua força de atuação é de cerca de 10.000 N, isto é chamado confinamento da cor, mas implica que somente hádrons e não quarks individuais podem ser observados. A explicação é que a quantidade de trabalho realizado contra uma força de 10.000 newtons (sobre o peso de uma tonelada métrica de massa sobre a superfície da Terra) é o suficiente para criar novas partículas pelo choque entre elas. Em termos simples a própria energia aplicada para puxar dois quarks separados irá gerar um novo par de quarks. O fracasso em observar quarks livres é uma evidência desse fenômeno.
Os quarks e glúons são as únicas partículas que não têm o desaparecimento da carga cor, podendo então participarem da interação forte, que atua diretamente neles.
Na física das partículas e na cromodinâmica quântica, o confinamento é uma propriedades das interacções fortes, que impede que partículas com carga de cor (como gluões e quarks), existam livres na natureza.
Átomos são extremamente pequenos e compostos de partículas menores ainda, como prótons e elétrons, que por sua vez são constituídos de partículas ainda menores, tão pequenas que em seu “mundo” prevalece a Mecânica Quântica – proposta no começo do século 20 e é nessa escala subatômica, que as partículas podem se comportar como ondas, e podem também, estar em mais de um lugar ao mesmo tempo. O que prevalece são conceitos curiosos como “Emaranhamento”que é um dos fenômenos mais conhecidos da Mecânica Quântica, no qual duas partículas mesmo quando separadas por uma enorme distância são afetadas mutuamente, ou seja, se uma se move a outra se move na mesma direção.
O conceito perturbou o próprio Albert Einstein, que o chamou de “assombrosa ação a distância”. O emaranhamento já foi induzido em experimentos e cientistas esperam algum dia, poder aproveitá-lo para criar computadores supervelozes.
Outro comportamento curioso é o "Princípio da Incerteza" onde o simples fato de observá-las, ou a simples medição da partícula altera seu comportamento, pelo simples fato do mundo quântico não ser “concreto” e sim baseado em probabilidades, onde uma simples medição do estado de uma partícula já a altera.
Gato de Schrödinger
O Gato de Schrödinger: Um gato, junto com um frasco contendo veneno, é posto em uma caixa lacrada protegida contra incoerência quântica induzida pelo ambiente. Se um contador Geiger detectar radiação, o frasco é quebrado liberando o veneno que mata o gato. A mecânica quântica sugere que, depois de algum tempo, o gato estará simultaneamente vivo e morto, pois enquanto não se olha para dentro da caixa, o gato encontra-se numa situação de "vivomorto".
- Força Nuclear Fraca
ocorre aos 10-12segundos
após Big Bang
Interação da Força fraca
Força Nuclear Fraca é a força desenvolvida entre os léptons (do grego pequenos, leves) e os hádrons, sendo também responsável pela emissão de elétrons no decaimento beta em algumas substâncias radioativas.
Leptons
Hádrons
No interior do núcleo atômico ocorrem fenômenos relacionados à estabilidade nuclear, como a radioatividade e o decaimento de partículas nucleares, que não podem ser explicados sem que postulemos a existência da interação da força nuclear fraca.
A Força nuclear Fraca tem características bastante diferentes da força nuclear forte. A força fraca é chamada “fraca” por ser normalmente várias ordens de grandeza menor que a força forte.
A Força Fraca é a força que cinde, afasta, separa, quebra ligações e decaimento radioativo que no caso do decaimento Beta é mediado pelos Bósons W e Z
Na física, a teoria eletrofraca apresenta uma descrição unificada de duas das quatro forças fundamentais da natureza: eletromagnetismo e a força nuclear fraca. Embora estas duas forças apareçam muito diferente às energias baixas do dia a dia, a teoria modela-as como dois diferentes aspectos de uma mesma força. Acima da energia de unificação, na ordem de 10² GeV, elas convergem dentro de uma simples força eletrofraca.
Os bósons gauge são correspondentes aos do fóton para o eletromagnetismo e bósons W e Z da força fraca. No Modelo Padrão, os bósons gauge fraco obtêm sua massa de uma quebra espontânea de simetria da simetria eletrofraca causada pelo mecanismo de Higgs.
o mecanismo de Higgs é essencial para explicar o mecanismo de geração de massa dos bósons de gauge. Sem o mecanismo de Higgs, ou algum outro mecanismo semelhante, todos os bósons não teriam massa, mas medidas experimentais mostram que W+, W−, e bósons Z apresentam massas relativamente grandes, em torno de 80 GeV/c2. O campo de Higgs resolve esse problema. A descrição mais simples do mecanismo adiciona ao Modelo Padrão um campo quântico (o campo de Higgs) que permeia todo o espaço. Abaixo de uma temperatura extremamente alta, o campo sofre quebra espontânea de simetria durante interações. A quebra da simetria desencadeia o mecanismo de Higgs, fazendo com que os bósons interajam e adquiram massa.
No Modelo Padrão, a temperaturas altas o suficiente para não quebrar a simetria eletrofraca, todas as partículas elementares não apresentam massa. Em uma certa temperatura crítica o campo de Higgs torna-se instavel, a simetria é espontaneamente quebrada por condensação, e os bósons W e Z adquirem massas Férmions, tais como léptons e quarks do Modelo Padrão, também podem adquirir massa como resultado de suas interações com o campo do Higgs, mas o mecanismo não é igual ao que ocorre na aquisição da massa dos bósons de gauge.
Neste diagrama de Feynman, da esquerda para direita, um elétron e um pósitron se anulam produzindo um fóton virtual que se transforma num par quark-antiquark, depois um deles radia um gluón.
O Decaimento radioativo ocorre da instabilidade nuclear, quando certos átomos contém muito ou poucos nêutrons em relação aos prótons.
Esse processo consiste no "decaimento" de um nêutron que vira próton. Para isso, o nêutron emite uma carga negativa que é a partícula beta. Do ponto de vista do balanço de massas e cargas, a reação pode ser escrita como:
Processo geral da desintegração: um nêutron dá lugar a um próton, um elétron e um antineutrino.
A Força Nuclear Fraca embora seja mais forte que a Força da Gravidade, só é eficaz em distancias muito curtas na ordem de 10-18metros. A Força Nuclear Fraca é mediada pelas partículas elementares chamadas Bosons W e Z.
O Bóson W possue uma carga elétrica elementar que pode ser positiva W+ e W- tornando estas partículas respectivamente antipartículas uma da outra, ou seja, o bóson W+ é antipartícula do bóson W- e vice versa.
Os Bósons W são nomeados assim por causa da força fraca (weak force)
O Bóson Z é eletricamente neutro e é a sua própria anti partícula.
O físico Steven Weinberg nomeou como "partícula Z" pois esta possuía carga elétrica Zero e mais tarde deu a explicação de que era a última partícula adicional necessária pelo modelo padrão (os bósons W já haviam sido nomeados).
A descoberta do Bóson Z foi um grande sucesso, para o que hoje é chamado de Modelo Padrão da física de partículas.
As três partículas são de vida muito curta com uma média de vida de cerca de 3.10-25 segundos.
MUON
O múon é uma partícula elementar semelhante ao elétron, com carga elétrica unitária negativa de -1 e um spin de ¹⁄₂, mas com uma massa muito maior da do eletron. É classificado como um lépton, assim como o elétron, o Tau, e os três neutrinos (neutrino do elétron, neutrino do muon e neutrino do tau). É uma partícula sem massa, sem carga e raramente interage com a matéria.
"Os raios cósmicos são principalmente de prótons provenientes de todas as partes do universo. Quando estes raios entram na atmosfera da Terra, eles atingem moléculas como nitrogênio e oxigênio, e na reação que se segue os neutrinos são produzidos como subproduto e são estes chamados de neutrinos atmosféricos.
The Time Travelling Muon
A Força Fraca é comumente vista no Decaimento Beta relacionado a radiação. Ele afeta todos os Léptons e Quarks
Decaimento Beta ( Beta Decay)
Efeito Casimir
Força da Flutuação do Vácuo
e a Constante Cosmológica
O vácuo quântico, ao contrário do que se entende comumente por vácuo, é cheio de partículas potenciais, pares de matéria e anti-matéria virtuais, que estão sendo constantemente criadas e destruídas. Elas não existem como entidades observáveis, mas exercem pressão sobre outras partículas, essa pressão é chamada de Efeito Casimir.
A criação de pares virtuais de partículas não viola a lei da conservação da mass/energia porque elas existem em intervalos de tempo muito pequenos, muito menores do que o tempo de Planck (10-43s), de forma que não causam impacto nas leis macroscópicas. O vácuo quântico é o estado mais baixo de energia no universo.
A experiência abaixo, mostra como a Força da Flutuação do Vácuo, força a aproximação das duas placas de metal, ou seja, no vácuo existe uma "força de flutuação".
O Efeito Casimir, previsto em 1948 pelo físico holandês Hendrik Casimir da Phillips, só foi demonstrado em 1997, e constitui evidência de que o vácuo tem uma energia associada.
Efeito Casimir - History
É um fenômeno puramente da mecânica quântica e nele reside uma das maiores incógnitas da física contemporânea: o problema da constante cosmológica.
Constante cosmológica geralmente representada por Lambda maiúsculo Λ, foi proposta por Albert Einstein como uma modificação da teoria original da Relatividade Geral ao concluir um "Universo estacionário". Einstein abandonou esse conceito após a descoberta do deslocamento para o vermelho de Hubble e a introdução do paradigma do "Universo em Expansão". Entretanto, a descoberta na década de 1990 de que a expansão do universo ainda está acelerando, renovou o interesse pela constante cosmológica, que possui o mesmo efeito de uma densidade de energia intriseca do vácuo.
A Constante Cosmológica e a Expansão do Universo - SARAU05
- 5. Império Da Radiação
380.000 anos após o Big Bang
Imagem do universo bebê
com 380.000 anos de idade
A Radiação Cósmica de Fundo é uma forma de radiação eletromagnética e uma evidência muito grande da Teoria do Big Bang, tal radiação possui um espectro de corpo negro, sendo uma grande prova de que o universo no passado, era muito mais denso e quente do que é hoje.
Na Física, um Corpo Negro é um objeto hipotético que absorve toda a radiação eletromagnética que nele incide: nenhuma luz o atravessa e nem é refletida.
Apesar do nome Corpos Negros eles emitem "Radiação", o que permite determinar sua temperatura. Em equilíbrio termodinâmico, um corpo negro ideal irradia energia na mesma taxa que a absorve, sendo essa uma das propriedades, que o tornam uma fonte ideal de "Radiação térmica", no entanto na natureza não existem corpos negros perfeitos, já que nenhum objeto consegue ter absorção e emissão perfeitas.
Independente da sua composição, verifica-se que todos os corpos negros à mesma temperatura T emitem radiação térmica com mesmo espectro, do mesmo modo que todos os corpos com temperatura acima de zero absoluto -273,15°C da escala Celsius emitem radiação térmica.
Conforme a temperatura da fonte luminosa aumenta, o espectro de corpo negro apresenta picos de emissão em menores comprimentos de ondas, partindo das ondas de rádio, passando pelas micro ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios x e radiação gama.
Ao expandir-se, o universo também se resfriou, passando da cor violeta à amarela, depois laranja e vermelha.
A cor com maior comprimento de onda é o vermelho, Desvio para o vermelho e as cores seguem como no arco-íris até o violeta, que tem o menor comprimento de onda do espectro visível.
Um bom modelo de corpo negro são as estrelas, como o Sol, no qual a radiação produzida em seu interior é expelida para o universo e consequentemente aquece o nosso planeta. A cor branca do Sol corresponde a uma temperatura superficial da ordem de 5.750 graus Kelvin.
Energia escura ou Energia Negra é uma forma hipotética de energia que estaria distribuída por todo espaço e tende a acelerar a expansão do Universo. A principal característica da energia escura é ter uma forte pressão negativa. De acordo com a teoria da relatividade, o efeito de tal pressão negativa seria semelhante qualitativamente, a uma força que age em larga escala em oposição à gravidade. Tal efeito hipotético é frequentemente utilizado por diversas teorias atuais que tentam explicar as observações que apontam para um universo em expansão acelerada, e poderia ajudar os astrônomos entenderem também a origem e a evolução do Universo.
Cómo se produjo el Big Bang?
- 6. Império das Partículas
Elementares
Elementares
Modelo Atômico Clássico
Evolução dos Modelos Atômicos
Modelo Padrão de Partículas
No decorrer do século XX, foi comprovada a existência de aproximadamente 200 partículas subatômicas, a quantidade é tão grande que é complicado até mesmo esquematizá-las.
Flying of Alice
As Partículas Subatômicas são as menores partículas que constituem o átomo e são estudadas na Física Quântica.
Até pouco tempo atrás, pensava-se que o Átomo era feito de Prótons Neutrons e Eletrons hoje, sabemos um pouco mais, ou seja que prótons e elétrons são feitos de Quarks e gluons.
Todas as Partículas Elementares
ou são Férmions ou são Bósons
Férmions são os blocos de construção que compõem toda a matéria, dividem-se em Quarks e Leptons e possuem spins semi-inteiros.
Bósons são partículas elementares que mediam a Força Fraca e dividem-se em Fótons, Gluons, Bóson Z e Bóson W cujos símbolos são: W+ W- Z e possuem Spin inteiro (1,2,3...).
Quarks
Os Quarks ocorrem Entre 10-12 segundo e
10-6 segundo
após o Big Bang
Os Quarks são partículas mais pesadas e menos estáveis
São seis tipos de Quarks e seus correspondentes anti-Quarks:
Primeira Geração
Alto(up) ....Anti-up
baixo(down) Anti-down
Neutrino
Segunda Geração
charme(charm)..Anti-charm
estranho(strange).Anti-strange
Terceira Geração
superior(top)..Anti-top
inferior(bottom).Anti-bottom
Os Quarks tem também a característica de possuir carga fracionada, ao contrário dos Prótons e elétrons, que possuem cargas inteiras de +1 e -1 respectivamente.
Os Quarks possuem duas propriedades importantes que recebem por analogia o nome de sabor e cor, que diferenciam um quark do outro da mesma maneira que estas duas características diferenciam os alimentos e coisas, portanto os quarks podem assumir seis sabores que são Up(u), Down(d), Charme(c), Strange(s), Top(t), e Botton(b), e possuem três cores diferentes que são:
Vermelho - Verde - Azul só se misturam de maneira que formem objetos incolores. A propriedade cor não é estática, os quarks interagem entre si e mudam de cor dinamicamente através dos glúons. Esta interação é que permite que os quarks permaneçam juntos, colados. Dai o nome da partícula intermediadora chamada glúon, que vem de glue (cola em inglês). O estudo dessas interações é chamado de Cromodinamica Quântica.
No princípio houve uma grande dificuldade teórica em acreditar que os quarks realmente existiam, pois eles são detectados em conjunto, formando novas partículas. Também por esse motivo é extremamente difícil medir experimentalmente a massa do Quark. Essa massa varia de acordo com o sabor do Quark.
Após 85 anos de pesquisa é descoberta pela primeira vez uma partícula sem massa chamada Férmion de Weyl com a capacidade única de se comportar tanto como matéria ou como anti-matéria, partícula esta encontrada no interior de um cristal, esta estranha partícula pode criar elétrons que não tem massa. Essa descoberta abre caminho para revolucionar a eletrônica, levando a uma maior eficiente e novos tipos de computação quântica.
Férmion de Weyl
é uma partícula sem massa
que poderia revolucionar a eletrônica
Partícula Weyl fermion
spin +1/2 e -1/2
Férmion de Weyl é uma partícula quiral sem massa teorizada em 1929 pelo físico Hermann Weyl. Essa partícula se comporta como matéria e como antimatéria no interior de um cristal. A quase partícula, Férmion de Weyl do tipo II, quebra uma regra chamada simetria de Lorentz.
A física de partículas distingue duas classes de partículas, de acordo com uma propriedade quântica chamada spin, sendo que os Fermions são compostos por partículas com rotação meio inteira e Bósons são compostos por partículas com rotação inteira
Férmions
Fermions são dois tipos de partículas:
Hadrons - Partículas feitas de quarks (Bárions e Mesons).
Léptons - Partículas que não são feitas de quarks pois são partículas fundamentais. ( Eletrons- Positrons, Muon- Anti muon e neutrinos
Era Hádrons
Os Hádrons ocorrem
Entre 10-6 segundo e 1 segundo
após o Big Bang
Hádrons -são partículas compostas, ou seja, possuem uma estrutura interna composta de quarks que são partículas mais leves e estas sim são partículas realmente elementares. O plasma quark-glúon que compõe o universo, resfria o suficiente até que os quarks possam se unir formando hádrons, inclusive os bárions como prótons e neutrons, inicialmente a temperatura era alta o suficiente para a formação de pares hádron/anti hádron mantendo a matéria e anti matéria em equilíbrio térmico, mas como a temperatura continua a cair, a produção de hádron e anti hádron não é mais possível e a maioria deles são eliminados pela reação de aniquilamento ficando uma pequena porção de hádrons e eliminando totalmente os anti hádrons 1 segundo após o Big, começando a Era Léptons.
Bárions são formados por três Quarks
Meson é a união de um Quarks e um Antiquark
A maioria dos hádrons e anti-hádrons aniquilam-ser uns aos outros no final da era de hádron, deixando léptons e anti-léptons dominando a massa do universo.
Era Léptons
Os Léptons ocorrem Entre 1 segundo e 3 segundos
após o Big Bang
Léptons
Os Léptons são Neutrinos e Elétrons
Em cerca de 1 segundo após o Big Bang os neutrinos que também são partículas elementares iguais aos quarks, começam dissociar e viajar livremente pelo espaço. Este fundo cósmico de neutrinos, enquanto improvável que alguma vez tenha sido observado em detalhes, é análogo a radiação cósmica de fundo, que foi emitido muito mais tarde.
Aproximadamente 3 segundos após o Big Bang, a temperatura do universo cai até ao ponto em que os novos pares de léptons/anti-léptons não mais são criados, e, a maioria dos léptons e anti-léptons são eliminados em reações de aniquilação, ficando um pequeno resíduo de léptons.
Os Léptons além de não possuírem massa, não estão sujeitos a interação da força forte, e dentre os léptons estudados até o momento estão os elétrons e o antineutrino, sendo que o antineutrino é obtido junto com o elétron no decaimento beta.
Primeira Geração
Alto(up) ....Anti-up
baixo(down) Anti-down
Neutrino
Léptons e quarks são partículas mais leves porém os quarks são encontrados associados à outros quarks formando partículas mais pesadas.
Aproximadamente 3 segundos após o Big Bang a temperatura do universo cai até ao ponto em que os novos pares de léptons/anti-léptons não são criados e a maioria dos léptons e anti-léptons, são eliminados em reações de aniquilação, deixando um pequeno resíduo de léptons.
BOSONS
Ocorrem Entre 3 segundos e
380.000 anos após o Big Bang
Interação da força eletromagnética
Mediadores
Interação da força eletromagnética
Mediadores
Fótons
Ocorrem ente 3 segundos e 380.000 Anos
Após o Big Bang
A força eletromagnética é um tipo de interação que envolve diretamente as seguintes partículas elementares:
Prótons;
Era Léptons
Os Léptons ocorrem Entre 1 segundo e 3 segundos
após o Big Bang
Os Léptons são Neutrinos e Elétrons
e Elétrons,
no entanto é importante destacar que essa interação atinge de uma forma ou de outra as outras partículas indivisíveis .
Qualquer objeto ou corpo com carga elétrica emite e absorve luz e sua partícula mediadora são os Fótons que são responsáveis pela transmissão da força eletromagnética.
Tal constatação nos permite afirmar que a força eletromagnética entre dois corpos não é transmitida instantaneamente mas sim na velocidade da luz.
Léptons
Os Léptons são Neutrinos e Elétrons
Em cerca de 1 segundo após o Big Bang os neutrinos que também são partículas elementares iguais aos quarks, começam dissociar e viajar livremente pelo espaço. Este fundo cósmico de neutrinos, enquanto improvável que alguma vez tenha sido observado em detalhes, é análogo a radiação cósmica de fundo, que foi emitido muito mais tarde.
Aproximadamente 3 segundos após o Big Bang a temperatura do universo cai até ao ponto em que os novos pares de léptons/anti-léptons não mais são criados e, a maioria dos léptons e anti-léptons são eliminados em reações de aniquilação, ficando um pequeno resíduo de léptons.
Os Léptons além de não possuírem massa, não estão sujeitos a interação da força forte, e dentre os léptons estudados até o momento estão os elétrons e o antineutrino, sendo que o antineutrino é obtido junto com o elétron no decaimento beta.
Toda matéria estável do universo é feita de partículas mais leves e mais estáveis consideradas de primeira geração.
Primeira Geração
Alto(up) ....Anti-up
baixo(down) Anti-down
Neutrino
Léptons e quarks são partículas mais leves porém os quarks são encontrados associados à outros quarks formando partículas mais pesadas.
BOSONS
Ocorrem Entre 3 segundos e
380.000 anos após o Big Bang
Interação da força eletromagnética
Mediadores
Bósons (do grego grande, maciço), Eletrons e Fótons são partículas que carregam forças, portanto oscilan ou seja tem frequência.
Fótons
Ocorrem ente 3 segundos e 380.000 Anos
Após o Big Bang
Após o Big Bang
A força eletromagnética é um tipo de interação que envolve diretamente as seguintes partículas elementares:
Prótons
e Elétrons, no entanto é importante destacar que essa interação atinge de uma forma ou de outra as outras partículas indivisíveis .
Qualquer objeto ou corpo com carga elétrica emite e absorve luz e sua partícula mediadora são os Fótons que são responsáveis pela transmissão da força eletromagnética.
Tal constatação nos permite afirmar que a força eletromagnética entre dois corpos não é transmitida instantaneamente mas sim na velocidade da luz.
Depois que a maioria dos Léptons e anti-léptons são aniquilados no final da era dos Léptons, a energia do universo é dominada por Fótons, que ainda reagem com prótons , elétrons e eventualmente núcleos, e continuarão a fazê-los pelos próximos 300.000 anos.
Bóson de Higgs é uma partícula elementar bosônica prevista pelo Modelo Padrão de partículas, teoricamente surgida logo após ao Big Bang, de escala maciça, hipotética, predita para validar o modelo padrão atual de partículas e provisoriamente confirmada em 14 de março de 2013. Representa a chave para explicar a origem da massa das outras partículas elementares. Todas as partículas conhecidas e previstas são divididas em duas classes: férmions (partículas com spin da metade de um número ímpar) e bósons (partículas com spin inteiro).
Bósons de Higgs
Forma a massa da matéria
Spin Inteiro
Albert Einstein
...sonhava com uma única teoria que fosse capaz de explicar todos os enigmas do universo, uma Teoria de Tudo, mas morreu sem conseguir finalizar esse trabalho. Os físicos John Schwarz, Michael Green e Yoichiro Naambu o levaram adiante e desenvolveram o conceito da Teoria das Cordas
Para entender a Teoria das Cordas
("Teoria de Tudo")
A Teoria das Cordas é uma tentativa de unificar a Teoria da Relatividade, a Mecânica Quântica e as Quatro Forças Fundamentais, por isso é conhecida como a Teoria de Tudo.
Ela é vista pelos físicos como a principal teoria que pode explicar o universo inteiro desdo o Big Bang até o possível fim do universo.
Nosso universo pelo que conhecemos tem três dimensões Altura, Largura e Profundidade e uma de Tempo, segundo a Teoria das Cordas existiria 10 dimensões e o tempo.
Todas as partículas do Universo podem ser divididas em dois tipos que são os Bosons e os Fermions. A Teoria das Cordas prediz que existe um tipo de conexão denominado super simetria ou seja, para cada Fermions deve existir um Bosons e vice versa.
A supersimetria simplifica muito as equações da Teoria das Cordas ao permitir que certos termos se cancelem.
- 380.000 à 560.000 ANOS
APÓS O BIG BANG
Concepções artísticas de
Estrelas de população III
As primeiras formas de estrelas, supõem-se que tenham sido as estrelas de população III, formadas a partir dos gases primordiais Hidrogênio e Hélio em ambiente extremamente quente e denso, nasceram a bilhões de anos atrás e viveram apenas milhões de anos.
Estrelas com massas muito altas tipo 100 vezes a massa do Sol, evoluem rapidamente e terminam como Supernovas do tipo II num evento explosivo, onde todos os elementos da tabela periódica são formados, enriquecendo o meio em que estas se encontravam, a formação da geração estelar seguinte as Supernovas II, vivem bilhões de anos e ainda podem ser observadas em aglomerados. A estrela mais antiga que já foi observada é a HE 1523-0901, uma estrela da população II, com uma idade de 13,2 bilhões de anos.
Astronomy News
As Supernovas de população II tem mais de 7 bilhões de anos, tem massas mais baixas e menos Ferro 0,1 a 0,01%, o que quer dizer que foram formadas com menos disponibilidade de metais, podendo-se prever a época em que surgiram, pois no início do universo ainda não havia metal pesado.
Super Nova 1987
Não se via nos céus terrestre desde 1604 uma Supernova, quando em 1987 para satisfação de muitos do hemisfério sul, que puderam observar durante a noite de 23 a 24 de fevereiro de 1987, a Supernova 1987A, que apareceu na Grande Nuvem de Magalhães, muitos afortunados puderam ver a agonia da estrela gigante. A nova estrela permaneceu visível aos olhos por muitos meses. Foi estudada por astrônomos por décadas.
Uma Supernova tipo II como a Supernova 1987-A é um evento estelar violento, causado pela explosão e subsequente colapso da estrela. Neste caso, o progenitor - a estrela que explodiu tão espetacularmente era Sanduleak-69° 202 uma Supergigante Azul.
Vimeo - The Birth Supernova 1987A
Nessa época foi uma surpresa ver uma Supernova Tipo II, e também o fato de que os astrônomos esperavam um Supergigante Vermelha, e não uma Azul. Portanto agora é aceito que Supergigantes Azuis sejam progenitores normais de algumas Supernovas.
Uma Supergigante Azul vista na constelação de Orion é a Rigel, comparações de sua grandeza.
A Supernova 1987-A parece ser uma Supernova de colapso central ou seja, quando a estrela explodiu, o núcleo da estrela deveria ter entrado em colapso dado o tamanho da estrela original, os astrônomos esperavam que uma estrela de nêutrons se formasse. As emissões de Neutrino do evento Supernova, indicam que um objeto compacto se formou no núcleo da estrela.
Até hoje porém, embora os astrônomos tenham procurado a estrela de neutrões deixada pela Supernova, nenhuma estrela de nêutrons foi encontrada.
Concepção artística de Estrela de Nêutrons
Hoje em dia com a poluição luminosa das cidades, é difícil admirar os aglomerados de estrelas no céu. No Universo existem grupos de centenas ou milhões de estrelas agrupadas atraídas pela gravidade mútua.
Messier 92 - Constelação de Hércules
Wikipédia
Dependendo da idade das estrelas, eles são agrupados em aglomerados abertos ou seja, em centenas ou milhares de estrelas jovens ou globulares na casa de centenas ou milhões de estrelas antigas. Estes aglomerados podem permanecer juntos por longos períodos de tempo, e depois se romper pelo seu próprio movimento, ou por interação de nuvens moleculares.
Plêiades da Constelação de Taurus
Nebulosa de Águia
Os clusters por terem sido formados no mesmo tempo dos aglomerados, podem nos ajudar a entender a evolução estelar, a partir de uma nuvem molecular que são nuvens de gás e poeira interestelar, raramente visíveis a olho nú, e é nelas que as estrela nascem e morrem. Além disso, os clusters podem ser usados para medir suas distâncias absolutas e assim, fazer um mapa de escala do Universo.
O cluster contém 1.000 estrelas, das quais mais de uma dúzia podem ser vistas a olho nu. A nebulosidade azul que envolve o cluster é uma nebulosa de reflexão. O cluster é dominado por estrelas azuis e extremamente luminosas, que se formaram nos últimos atuais 100 milhões de anos.
Universo- imagens da Nasa Galáxias,
Nebulosas Aglomerados Estelares
Star Formation by collapse of molecular clouds
As Supernovas de população I possuem 1 a 2 % de metais pesados o que equivale a tudo menos Hidrogênio e Hélio.
Estrelas que formam sistemas como por exemplo o Sol, são uma fornalha nuclear na produção de elementos químicos que usam hidrogênio como matéria prima.
As seguintes reações nucleares ocorrem nas estrelas para formarem elementos do Hélio até o Ferro:
sendo:
- Fusão de Hidrogênio e produção de Hélio.
- Fusão de Hélio e produção de Carbono, Oxigênio e Neônio.
- Fusão do Carbono em Oxigênio.
- Fusão de Carbono, Oxigênio e Neônio e produção de todos os elementos até o Silício.
Nas camadas de uma estrela massiva prestes a se tornar uma Supernova, em cada camada é processado a nucleossíntese, exceto no inerte núcleo de Ferro, que permanece estável até atingir a massa limite de Chandrasekhar (1,4 massas solares) aí o núcleo não consegue mais se manter e entra em colapso interno, desmoronando para dentro de sí mesmo a quase 1/4 da velocidade da luz.
- Fusão de Silício e produção de todos os elementos até o Ferro.
Estes elementos são produzidos por fusão nuclear nos núcleos das estrelas. Durante estas fusões ocorre grande liberação de energia, já que as massas dos núcleos produzidos são inferiores as dos núcleos iniciais. Parte da massa perdida durante a fusão nuclear é convertida em energia, de acordo com a Equação de Einstein E=MC2. Estas fusões nucleares explicam o calor e a luz do Sol, percebidos por nós aqui na Terra.
Elementos Químicos Pesados
de Cobalto à Urânio
são formados em estrelas Supernovas.
As estrelas massivas podem fundir elementos até o ferro (Fe), de número atômico 26. Os elementos com números atômicos 27 a 92 são produzidos após o colapso do núcleo de uma estrela massiva.
Tabela Periódica
- 7. IMPÉRIO DAS LUZES
- 7. IMPÉRIO DAS LUZES
1.000.000 DE ANOS
APÓS O BIG BANG
Ao se expandir o universo também se resfriou, passando da cor violeta à amarela, depois laranja e vermelha.
Cerca de 1 milhão de anos após o instante inicial, a matéria e a radiação luminosa se separaram e o Universo se tornou transparente, com a união dos elétrons aos núcleos atômicos, a luz pode caminhar livremente.
Luz
Para entender o que é Luz, se deve ter em mente a sua dualidade Quântica, ou seja, a nível quântico ela se comporta ora como onda, e ora como partícula.
Quando se fala em propagação da luz, automaticamente se considera um deslocamento com uma certa velocidade, mas velocidade do que, de onda ou de partícula? Já que cada um se comporta de forma diferente, porque:
- Onda é uma perturbação que se propaga em um meio.
No caso de uma onda eletromagnética, a perturbação é do campo elétrico e magnético.
- partícula em condições ideais ou seja sem atrito, se propaga ou seja se movimenta numa trajetória retilínea e com velocidade constante.
Dualidade Onda - Partícula
O espectrógrafo do Hubble detectou que a teia cósmica de hidrogênio que conecta as galáxias, reagiu à luz ultravioleta de forma inesperada.
Simulação dos filamentos
que conectam as galáxias
Na verdade, ela reagiu a uma quantidade enorme de luz… mas de onde ela veio, e onde ela está? Quando estes átomos de hidrogênio são atingidos por luz ultravioleta com bastante energia, eles são transformados… em íons eletricamente carregados.
Os astrônomos ficaram surpresos quando descobriram muito mais íons de hidrogênio do que poderia ser explicado pela luz ultravioleta conhecida no universo, que vem principalmente de quasares. A diferença é de impressionantes 400%.
Não se sabe de onde vem 80% de toda a luz do Universo.
-“nós ainda não sabemos ao certo o que é, mas pelo menos uma coisa que pensávamos conhecer, sobre o universo atual não é verdade”. Essas são as fortes palavras de David Weinberg, da Ohio State University (EUA), coautor de um artigo publicado na revista Astrophysical Journal Letters.
Quando estes átomos de hidrogênio, são atingidos por luz ultravioleta com bastante energia, eles são transformados em íons eletricamente carregados. Os astrônomos ficaram surpresos quando descobriram muito mais íons de hidrogênio do que poderia ser explicado pela luz ultravioleta conhecida no universo, que vem principalmente de quasares.
O mistério fica ainda mais estranho quando se compara os resultados no Universo próximo e distante.
Esse descompasso só aparece no cosmos mais próximo e relativamente mais estudado. Quando telescópios se concentram em galáxias a bilhões de anos-luz de distancia, distancia esta que mostra aos astrônomos o que estava acontecendo quando o universo era jovem, tudo parece se encaixar.
A luz necessária para ionizar o hidrogênio no início do universo bate com os cálculos de astrofísicos, no entanto ionizar o hidrogênio agora é o que intriga os cientistas.
nebulosa incandescente
O coautor do estudo Benjamin Oppenheimer do Centro de Astrofísica da Universidade de Colorado-Boulder (EUA), diz que não se sabe ainda de onde vem a luz extra ionizando o hidrogênio, pois somando-se as fontes conhecidas de fótons ionizantes de ultravioleta… não se encontra 80% deles, e pergunta-se de onde eles estão vindo? A possibilidade mais fascinante é que uma nova fonte exótica, ao invés de quasares ou galáxias, é responsável pelos fótons desaparecidos.
Nuvem de Orion o Caçador
embalados em poeira cósmica e hidrogênio incandescente
Uma das possibilidades é que esta matéria exótica seja “a misteriosa matéria escura, que mantém as galáxias juntas, mas que também nunca foi vista diretamente”. A luz pode ser um produto desta matéria escura se deteriorando ao longo do tempo.
(Universidade de Colorado – Boulder)
Imagens por Martin Pugh/NASA
Millennium Simulation
O fato da cor violeta ser a cor visível com comprimento de onda mais curto e maior frequência, a radiação UV pode ser subdividida em UV próximo quando o comprimento de onda é de 380 até 200 nm - sendo mais próximo da luz visível e, UV distante é de 200 até 10 nm e UV extremo de 1 a 31 nm.
- 8. Império Matéria Escura
e Energia Escura
Nem tudo no Universo é percebido através dos instrumentos convencionais da Física como a radioastronomia e a óptica, em virtude dos raios X e Gama só poderem detectar a matéria luminosa, a qual é percebida justamente porque envia radiações eletromagnéticas, o que equivale a 4,6% do universo, e, boa parte do Cosmos ou seja 23% é constituída por Matéria Escura ou Negra, e 72% de Energia Escura ou Negra, perfazendo 95% do universo como um todo.
Após muito observar o Universo próximo e distante, os astrônomos e físicos chegaram à conclusão que a matéria como a conhecemos, formada pelos átomos da tabela periódica, ou seja, o que conhecemos é o que chamamos de matéria bariônica, feita de prótons e neutrons que constituem somente 4,6% do Universo.
logo, não sabemos a natureza do que constitui 95% do Universo.
Sabemos há quase um século que as galáxias se afastam umas das outras, ou seja, o Universo está em expansão e a velocidade de afastamento é proporcional à sua distância conforme a lei de Hubble, que leva o nome do astrônomo, Edwin Hubble, que a formulou em 1929.
Embora haja evidências da existência da Matéria Escura, pouco se sabe de sua constituição, porém há um consenso de que a Matéria Escura deve ser composta de algum tipo de partícula da qual não se tem conhecimento ainda, e há diversos experimentos tentando detectar estas partículas.
SNOLAB - Canadá
A princípio pensava-se que era composta de objetos astrofísicos escuros, que ao contrário das estrelas não emitem luz, como por exemplo planetas gigantes,
Wordpress
estrelas “mortas”,
e pensava-se que também em Buracos Negros o que entretanto, após alguns estudos mais detalhados esta última possibilidade foi descartada.
Outra hipótese é que a matéria escura seja composta de partículas elementares.
Neste sentido, as principais perguntas a serem respondidas são:
- Qual a massa destas partículas?
GEV ou GeV
é abreviação de Giga electron Volt,
uma unidade de energia equivalente a um bilhão de elétrons volts
- e como elas interagem com outras partículas?
- Como interagem com os quatro tipos de forças elementares conhecidas na natureza?
Uma hipótese plausível é que a Matéria Escura seja composta de alguma partícula conhecida que interage gravitacionalmente, mas como ela não interage com a luz, não deve sofrer ação da interação eletromagnética.
Isso é o que sabemos sobre as partículas que compõem a matéria escura. Se elas sofrem ação das interações nucleares forte e fraca também não se sabe.
Um possível candidato a ser essa partícula conhecida que interage gravitacionalmente seriam os neutrinos, que além da interação gravitacional, também sofrem ação da interação nuclear fraca, entretanto como a massa dos neutrinos é excessivamente pequena, e partículas com massas pequenas tendem a ter velocidades grandes, isso os exclui dessa hipótese, pois para que um sistema colapse, ou seja, ceda à atração gravitacional para formar um objeto ligado gravitacionalmente, como uma galáxia ou aglomerado de galáxias, a velocidade das partículas tem que respeitar um certo limite, pois se a partícula tiver alta velocidade, ela escapa do campo gravitacional e vai para o espaço.
O Que São?
Neutrinos
O fato de que estas partículas não têm carga elétrica tornam o processo de detecção mais difícil. Além disso, a Terra é bombardeada o tempo todo por outras partículas conhecidas, como os nêutrons, que podem ser confundidas com as partículas de matéria escura. Para evitar que as partículas conhecidas cheguem ao detector, uma solução é conduzir os experimentos em laboratórios subterrâneos, enterrados a quilômetros de profundidade.
Matéria de Capa do CERN
LHC- Grande Colisor de Hadrons
Outro método são as chamadas experiências de detecção indireta baseadas na suposição de que, as partículas de Matéria Escura poderiam se aniquilar dando origem a partículas conhecidas, como neutrinos ou fótons. Estas últimas partículas são detectadas em direções específicas do centro da nossa galáxia ou de galáxias vizinhas, ou do centro do Sol ou da Terra, portanto este sinal é compatível com os processos astrofísicos já conhecidos e os modelos de Matéria Escura, que previam a emissão de um excesso dessas partículas são excluídos, e até agora, ainda não foi feita nenhuma detecção conclusiva, direta ou indireta, sobre as partículas de Matéria Escura.
A Energia Escura tem natureza diferente da Matéria Escura, e sua história remete ao ano da publicação da Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein em 1915. A famosa teoria permitiu desenvolver modelos simples para a evolução do universo. Anos após a publicação revolucionária por volta de 1930, Edwin Hubble mostrou que, a partir da medida da velocidade de um número crescente de galáxias, todas elas com raras exceções, estão se afastando da nossa. Desde então, sabemos que o universo está se expandindo, o que vem sendo confirmado por muitas observações.
Força da Gravidade
e
a Expansão do Universo
A gravitação
é uma força atrativa
A partir do conhecimento da Lei da Relatividade Geral, foi possível determinar que, o efeito global da atração gravitacional, entre todos os corpos do universo, é como uma força que “puxa para o centro”, isto fazendo apenas uma analogia, pois não é possível falar em um “centro do universo".
Seguindo essa lógica, o que se esperaria é que o universo se expandisse de maneira desacelerada, ou seja, que sua velocidade de expansão fosse cada vez menor. Porém desde 1998 análises que usam dados de supernovas, demonstram que o universo está se expandindo de maneira acelerada, o que explica a existência da energia escura, responsável por 70% da composição do universo.
Energia Escura é o nome que se dá ao que está acelerando a expansão do universo, ou seja, ao que "está empurrando" o universo para fora. Apesar de constituir quase 70% do universo, a energia escura permanece um dos grandes desafios da ciência.
Em 1929 Edwin Hubble apresentou um trabalho que mostrava que as galáxias do universo estavam se distanciando aos poucos de nós a uma velocidade proporcional a nossa distância até elas. Assim, ele conseguiu mostrar que esta velocidade de distanciamento das galáxias era o indicativo da expansão do universo.
Energia Escura é uma forma hipotética de energia, que estaria distribuída por todo espaço e tende a acelerar a expansão do Universo. A principal característica da energia escura é ter uma forte pressão negativa. De acordo com a Teoria da Relatividade, o efeito de tal pressão negativa seria semelhante qualitativamente, a uma força que age em larga escala em oposição à Gravidade.
Gravidade
Oposição a gravidade
A Pressão Negativa hipotética da Gravidade é frequentemente utilizado por diversas teorias atuais, que tentam explicar as observações que apontam para um universo em expansão acelerada.
A pressão negativa poderia ainda talvez ajudar os astrônomos a entender melhor, também a origem e a evolução do Universo....
Um levantamento feito com dados recolhidos durante duas décadas pelo telescópio Hubble, revelou que o universo abriga 2 trilhões de galáxias, dez vezes mais do que os astrônomos acreditavam.
- 9. IMPÉRIO DO SOL
9,1 Bilhões de Anos
Após o Big Bang ou seja
4,56 Bilhões de Anos Atrás
Formação do Sistema Solar
Nebulosa Solar
Nebulosa Solar é uma nuvem de gás e poeira do cosmos, que está relacionada diretamente com a origem do Sistema Solar. A Hipótese Nebular foi proposta em 1755 por Immanuel Kant, em que defendia que as nebulosas giravam lentamente em torno da sua origem.
Uma nebulosa escura é uma grande nuvem molecular, as quais se apresentam como regiões pobres em estrelas onde a poeira do meio interestelar parece estar concentradas, sua densidade e tamanho permitem a formação de moléculas, mais habitualmente hidrogenio molecular (H2). Esta molécula é difícil de ser detectada. A molécula usada para rastrear H2 é o CO (monóxido de carbono). A razão entre a luminosidade de CO e a massa de H2 é normalmente constante.
A formação e evolução do Sistema Solar, iniciou-se há cerca de 4,56 bilhões de anos com o colapso gravitacional de uma pequena parte de uma nuvem molecular. A maior parte da massa colapsada, ficou no centro formando o Sol, enquanto que o resto achatou, devido à força gravitacional, tornando-se um Disco Proto Planetário.
Disco Proto Planetário
... que mais tarde veio a formar os planetas, luas, asteroides e outros corpos menores do sistema solar.
O Sistema Solar evoluiu bastante desde o momento da sua formação. Muitas das luas se formaram a partir de discos circulares de poeira e gás à volta dos planetas parceiros, enquanto que outras luas se pensa que se formaram de forma independente e, mais tarde foram capturadas por planetas.
Há ainda quem defenda a hipótese de que algumas luas, tal como a Lua da Terra, formaram-se a partir de um grande impacto. As colisões entre corpos têm sempre ocorrido até ao presente, e foram fundamentais para a evolução do Sistema Solar.
As posições dos planetas foram várias vezes deslocadas, tendo estes mudado de lugar. Pensa-se que essa migração planetária, seja responsável por grande parte, da evolução inicial do Sistema Solar.
Super Éon
Pré - Cambriano
O Super Éon Pré Cambriano é a maios divisão do tempo geológico do Planeta Terra, corresponde ao conjunto dos éons Proterozoico, Arqueano e Hadeano e precede o Éon Faneozóico em que estamos atualmente, é no éom cambriano que ocorre a :
- Formação de muitos minerais
- Formação dos oceanos
- Formação da Lua
- Início da vida na Terra
- Início do movimento das placas tectônicas
- Aparecimento das primeiras células
- Formação da camada atmosférica
- Formação da camada de Ozônio
- Oxigenação da Terra
- Aparecimento dos primeiros animais e vegetais
O Éon Pré - Cambriano é responsável por 88% do tempo geológico do Planeta Terra inclusive da formação de um conjunto de modificações, que proporcionaram diversas características ao planeta Terra, como a formação dos oceanos e da lua, de muitos minerais, de sua oxigenação, da formação de algumas vidas multicelulares e das placas tectônicas.
De acordo com os cientistas, nosso planeta deveria ter sido uma enorme massa pastosa incandescente podendo ter atingido 12.000 graus Celsius, mais quente que a superfície do sol, que ao longo do tempo se resfriou, desprendendo gases e vapores.
Via Planetary Hunters
Núcleo
Núcleo é a camada interna da Terra tem os maiores níveis de pressão e temperatura. Corresponde a cerca de 1/3 de toda a massa do Planeta, apresentando também as maiores temperaturas, e profundidades de vão de 2.899 a 6.370 Kms. É subdividido em Núcleo Interno e Núcleo Externo.
Núcleo Interno
É aproximadamente
do tamanho da nossa lua.
do tamanho da nossa lua.
O Núcleo Interno da Terra é composto por uma liga metálica maciça de Níquel e Ferro, sendo que essa camada também é chamada de NIFE, que submetida a uma pressão de 3,5 milhões de vezes maior que a verificada na superfície do mar, se solidificou. Logo, temos um núcleo interno sólido e com temperatura semelhante a da superfície do sol na ordem de 5.000 graus celsius.
Núcleo Externo
É formado por uma liga metálica, que por causa das altíssimas temperaturas, está em estado líquido numa fluidez muito maior que a do manto, e em constante movimento e temperatura que se aproxima aos 3.000 graus celsius e numa extensão de 2.900 até 5.150 Km.
Manto
Manto é a segunda camada da Terra localizada entre a Crosta e o núcleo terrestre, com profundidade que vão de 39 km abaixo da crosta até 2.900 Km e temperaturas que chegam atingir 2.000 graus C nas regiões mais profundas.
É predominantemente composto por Silicatos de ferro e de magnésio, é a maior camada terrestre com 83% do volume e 67% da massa do Planeta. Pedaços em estado sólido intercalados com uma pasta viscosa chamada magma, é do intenso calor que emana do manto e de seu movimento que nascem os terremotos.
Crosta ou Litosfera
zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
A camada que reveste o planeta é sólida e pouco espessa, entre 5 e 70 km de profundidade. Nela estão as placas tectônicas, que formam os continentes e os leitos dos oceanos, formada por rochas sedimentares,magmáticas e metamorficas.
10 a 20 milhões de anos
após o inicio do processo
de agregação da matéria
O processo de agregação da Terra ficou em grande parte completo em 10-20 milhões de anos. Inicialmente fundida, a camada exterior do planeta Terra arrefeceu formando uma crosta sólida, quando a água começou a acumular-se na atmosfera.
Escudos Cristalinos
São terrenos mais antigos da crosta terrestre, são formações do éon Pré Cambriano no Arqueano e no proterozoico, constituídos basicamente por rochas magmáticas e metamórficas, que são extensões resistentes, firmes, bastante desgastadas e geralmente associadas a ocorrência de minerais metálicos , tem origem em material sedimentar paleozoico. Nos maciços que se formam na era proterozoica, ocorrem as jazidas de minerais como ferro, ouro, manganês, prata cobre, alumínio, estanho.
Terrenos arqueológicos
Serra do Mar - Granito
Foto: Amanda Amaral
4,53 Bilhões de Anos
Formação da Lua
4,53 Bilhões de Anos
Formação da Lua
A Lua formou-se pouco tempo depois, há 4,51 bilhões de anos. O atual modelo consensual para a formação da Lua é a hipótese do grande impacto, segundo a qual a Lua foi criada quando um objeto do tamanho de Marte (por vezes chamado Theia) com cerca de 10% da massa da Terra, chocou-se com esta de raspão. Neste modelo, alguma massa deste objeto ter-se-á fundido com a Terra e, uma outra porção teria sido ejetada para o espaço, mas material suficiente teria entrado em órbita e coalescido ou seja aglutinado, formando a Lua.
Formação da Lua - NASA
A desgaseificação e a atividade vulcânica produziram a atmosfera primordial da Terra. O vapor de água condensado, a que se juntaram gelo e água líquida trazidos por asteroides e protoplanetas maiores, cometas, e objetos transneptunianos formaram os oceanos.
O Sol recém-formado possuía apenas 70% da sua luminosidade atual, porém as evidências mostram que os oceanos antigos se mantiveram líquidos - uma contradição a que se deu o nome de paradoxo do jovem Sol fraco. A combinação de gases de estufa e níveis de atividade solar mais elevados serviu para aumentar a temperatura na superfície da Terra, evitando que os oceanos congelassem.
3,5 Bilhões de Anos Atrás
Há cerca de 3,5 bilhões de anos, estabeleceu-se o campo magnético terrestre, o qual ajudou a evitar que a atmosfera fosse levada pelo vento solar.
O campo magnético da Terra gira ligeiramente para Este, ele foi criado em oposição pela convecção do metal líquido e quente do núcleo externo da Terra que gira para Oeste num ritmo mais lento.
O núcleo interno da Terra gira na direção Este e, mais rápido que a rotação do resto do planeta.
O Campo Magnético da Terra sofre ligeiras flutuações em cada década, a taxa de rotação do núcleo interno também parece flutuar numa taxa de rotação em escala de tempo semelhante, em virtude de um afetar o outro. Esta descoberta permitirá um maior conhecimento da dinâmica do planeta.
Os polos mudam de posição lentamente, mas permanecem próximos 1.600 km de seus polos geográficos, que determinam o eixo de rotação da Terra.
Ao contrário do que ocorre com os polos geográficos, os polos eletromagnéticos não são exatamente opostos, a linha imaginária que os une, os eixos magnéticos, não passa pelo centro exato da Terra, e sim cerca de 530 Km do mesmo.
Foram propostos dois modelos principais para a taxa de crescimento continental:
1. Crescimento estável até aos dias de hoje
2. Crescimento rápido no início da história da Terra.
As pesquisas atuais mostram que a segunda opção é mais provável, com crescimento inicial rápido da crosta continental, seguido por uma área continental estável ao longo do tempo. Em escalas de tempo com duração de milhões de anos, a superfície se modificou continuamente, à medida que os continentes se formaram e separaram.
O Sistema Solar evoluiu bastante desde o momento da sua formação. Muitas das luas se formaram a partir de discos circulares de poeira e gás à volta dos planetas parceiros, enquanto que outras luas se pensa que se formaram de forma independente e, mais tarde foram capturadas por planetas.
Há ainda quem defenda a hipótese de que algumas luas, tal como a Lua da Terra, formaram-se a partir de um grande impacto. As colisões entre corpos têm sempre ocorrido até ao presente, e foram fundamentais para a evolução do Sistema Solar.
As posições dos planetas foram várias vezes deslocadas, tendo estes mudado de lugar. Pensa-se que essa migração planetária, seja responsável por grande parte, da evolução inicial do Sistema Solar.
3,8 Bilhões de anos
Éon Hadeano
Com o princípio do processo de formação dos planetas do Sistema Solar, até aproximadamente 3,85 bilhões de anos quando surgiram as primeiras rochas.
O tempo geológico denominado Éon Hadeano deriva do grego hades, que significa “inferno”. Isso se deve ao fato de que no princípio de formação do planeta, a Terra era uma massa incandescente com rios de rochas, vulcões em erupções e grande quantidade de enxofre que marcam a primeira fase da Terra.
Daqui a cerca de 5 Bilhões de anos, o Sol irá arrefecer e expandir-se até muitas vezes o seu diâmetro atual, tornando-se uma gigante vermelha e depois perder para o espaço, deixando para trás como uma nebulosa planetária, as suas camadas exteriores, e os restos estelares conhecidos por anã branca.
A formação e evolução do Sistema Solar iniciou-se há cerca de 4,568 bilhões de anos com o colapso gravitacional de uma pequena parte de uma nuvem molecular. A maior parte da massa colapsada ficou no centro, formando o Sol, enquanto que o resto achatou, devido à força gravitacional, tornando-se num disco protoplanetário, que mais tarde viria a formar os planetas, luas, asteroides e outros corpos menores do sistema solar.
Num futuro muito distante, a passagem de estrelas por ação da gravidade, irá moldar a sequência de planetas em redor do Sol.
Alguns dos planetas serão destruídos, outros serão ejetados para o espaço interestelar.
Finalmente passados bilhões de anos, é provável que se encontre o Sol sem alguns dos corpos originais a orbitá-lo.
Vadim Sadovski /Shutterstock
4,6 a 2,5 bilhões de Anos Atrás
ÉON ARQUEANO
Ocorre a formação
da crosta terrestre
e escudos dos cristalinos
Escudos Cristalinos
Serra dos Orgãos Brasil - azgek 1978 -Fotograf
Serra do Mar - Rio de Janeiro
Serra do Mar - Rio de Janeiro
Escudos Cristalinos
São terrenos mais antigos da crosta terrestre, são formações do éon Pré Cambriano no Arqueano e no Proterozoico. constituídos basicamente por rochas magmáticas e metamórficas, que são extensões resistentes, firmes, bastante desgastadas e geralmente associadas a ocorrência de minerais metálicos, nos maciços que se formam na era proterozoica, ocorrem as jazidas de minerais como (ferro, ouro, manganês, prata, cobre, alumínio e estanho), no Brasil, representam 36% da superfície territorial.
Terrenos arqueológicos
Serra do Mar - Granito
Foto: Amanda Amaral
- 10. IMPÉRIO DA TERRA
- PLANETA ÁGUA
4,57 Bilhões a 1 Milhão
de Anos atrás
4,5 Bilhões de Anos Atrás
O Sistema Solar
adquiri a configuração orbital atual.
Posição do Sol
dentro da Via Láctea
O Sol descreve uma órbita ao redor do centro galáctico com velocidade de cerca de 220 quilômetros por segundo, o que resulta em um período orbital de aproximadamente 225 milhões de anos. Desde sua formação, estima-se que o Sol tenha completado seu trajeto vinte vezes.
Movimento do Sol no centro galáctico
Em virtude do Sistema Solar e dos planetas terem origem da mesma matéria interestelar, possuem proporções relativamente iguais de deutério, hidrogênio, lítio, silício e ferro nos planetas e no meio interestelar. Através de análise radioativa das rochas terrestres e da composição química atual do Sol, confirma-se que tanto o Sol como a Terra têm idades similares, portanto a história da formação do planeta Terra se confunde com a formação do Sistema Solar.
3,8 Bilhões de anos
Éon Hadeano
Com o princípio do processo de formação dos planetas do Sistema Solar, até aproximadamente 3,85 bilhões de anos quando surgiram as primeiras rochas.
O tempo geológico denominado Éon Hadeano deriva do grego hades, que significa “inferno”. Isso se deve ao fato de que no princípio de formação do planeta, a Terra era uma massa incandescente com rios de rochas, vulcões em erupções e grande quantidade de enxofre que marcam a primeira fase da Terra.
- 3,85 Bilhões de Anos
a 2,5 Bilhões de Anos Atrás
ERA ARQUEANO
3,8 Bilhões de Anos Atrás
Ainda numa atmosfera primitiva temos átomos de Metano, Hidrogênio, Nitrogênio, Amônia.
Metano
Hidrogênio
Nitrogênio
O nitrogênio, N2, compões cerca de 78% do volume da atmosfera terrestre, logo três quartos do que inalamos é composto deste gás. Assim como o oxigênio, o nitrogênio forma moléculas diatômicas, contudo as suas moléculas têm entre si uma ligação tripla, o que dá a esta molécula o título de uma das moléculas mais fortemente ligada que se conhece.
Amônia
O amoníaco ou amônia é um composto químico constituído por um átomo de nitrogênio e por três átomos de hidrogênio. Estes átomos distribuem-se numa geometria molecular piramidal trigonal e a fórmula química do composto é NH₃.
O calor dos vulcões, radiação solar, uma combinação propícia à ocorrências de descargas elétricas e um imenso oceano de caldo primordial com moléculas orgânicas simples de aminoácido, açúcares e ácidos graxos, que por sua vez formam moléculas orgânicas grandes, células de RNA, células de RNA ancestrais de todos os seres vivos, seres eucariontes...
4,29 A 3,77 Bilhões de Anos Atrás
Pesquisadores em 2017, graças a imagens a laser das amostras coletadas, identificaram e anunciaram a descoberta de microorganismos fósseis que teriam entre 4,29 e 3,77 bilhões de anos, o que seria a mais antiga evidência de vida na Terra. Eles descobriram microfósseis em camadas de quartzo no sítio geológico de Nuvvuagittuq à nordeste de Quebec - Canadá.
A região possui algumas das mais antigas rochas sedimentares conhecidas da Terra. Antes da descoberta desta quarta, os microfósseis mais antigos relatados haviam sido encontrados na Austrália, com cerca de 3,4 bilhões de anos. Neste caso, no entanto, os cientistas acreditam que o material pode ter sido afetado por questões não-biológicas nas rochas - temperatura e pressão, por exemplo.
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A Teoria mais aceita sobre a origem da vida é que parte das primitivas moléculas, passaram a ter a capacidade de auto reprodução e evolução.
Diagrama de ciclo biogeoquímico
em uma fonte hidrotermal
Günter Wächtershäuser propôs a hipótese do ferro-enxofre para sugerir que a vida pode ter se originado em fontes hidrotermais. Wächtershäuser propôs que uma forma primitiva do metabolismo antecedeu a genética. Por metabolismo ele traz um ciclo de reações químicas que libertam energia em uma forma que pode ser aproveitada por outros processos. Pesquisas experimentais por modelagem computacional indica que as superfícies das partículas minerais dentro fontes hidrotermais ter propriedades catalíticas semelhantes a enzimas e são capazes de criar moléculas orgânicas simples, tais como o metanol, ácido fórmico.
3,8 Bilhões de anos
Éon Hadeano
Com o princípio do processo de formação dos planetas do Sistema Solar, até aproximadamente 3,85 bilhões de anos quando surgiram as primeiras rochas.
Via Planetary Hunters
De acordo com os cientistas, nosso planeta deveria ter sido uma enorme massa pastosa incandescente podendo ter atingido 12.000 graus Celsius, mais quente que a superfície do sol, que ao longo do tempo se resfriou, desprendendo gases e vapores.
O tempo geológico denominado Éon Hadeano deriva do grego hades, que significa “inferno”. Isso se deve ao fato de que no princípio de formação do planeta, a Terra era uma massa incandescente com rios de rochas, vulcões em erupções e grande quantidade de enxofre que marcam a primeira fase da Terra.
PLANETA TERRA
O período de tempo da formação do planeta Terra se confunde com a formação do Sistema Solar, é onde ocorrem um conjunto de modificações, que proporcionaram diversas características ao planeta Terra e inclusive a formação da Lua...
Crédito: Dana Berry/SwRI
A Formação da Terra em 3 minutos
Pensa-se que até certo tempo da história da Terra, muito antes da formação dos atuais continentes, existiria uma grossa, pesada e quentíssima massa de nuvens envolvendo toda a Terra. Dessa forma, os materiais que um dia viriam a constituir a hidrosfera do planeta estariam sob a forma gasosa, nessa primeira atmosfera terrestre.
Quando o arrefecimento da crosta atingiu uma temperatura critica, ainda que muito elevada, tornou-se impossível a manutenção de todos as materiais líquidos sob o estado gasoso. Então, enormes chuvas quentes, de grande poder de erosão, iniciaram o primeiro ciclo hidrológico da Terra.
Uma parte da água dessas precipitações voltava à atmosfera por intensa evaporação. O restante preencheu as depressões primárias da superfície do globo, vindo a formar o primeiro grande oceano do nosso planeta.
ARQUEANO
- 2,5 Bilhões de anos atras
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... a formação dos oceanos....
Designua / Shutterstock.com (adaptado)
de muitos minerais,
PROTEROZÓICO
2,5 Bilhões a 541.000.000
de Anos a.C
da oxigenação do Planeta ...
A fotossíntese das cianobactérias (algas azuis), expelindo oxigênio, surgiu entre as rochas há cerca de 3,5 bilhões de anos. Ainda que essencial para a vida como a conhecemos hoje, os cientistas definem o surgimento do processo de formação do oxigênio como uma das primeiras catástrofes ecológicos da Terra conhecida como Crise da Oxigenação, isso porque o oxigênio que era expelido pelas cianobactérias tornava a atmosfera terrestre venenosa para os micróbios anaeróbicos que evoluíram na ausência do oxigênio.
2,4 bilhões de anos atrás...
O acúmulo de oxigênio oxidou o ferro nos oceanos e formou camadas de rochas enferrujadas, chamadas de formações de ferro bandado. Quando o ferro oceânico finalmente se esgotou, os níveis de oxigênio na atmosfera subitamente dispararam, isso ocorreu por volta de 2,4 bilhões de anos atrás.
da formação de algumas vidas multicelulares
4,53 Bilhões de Anos
Formação da Lua
A Lua formou-se pouco tempo depois, há 4,51 bilhões de anos. O atual modelo consensual para a formação da Lua é a hipótese do grande impacto, segundo a qual a Lua foi criada quando um objeto do tamanho de Marte (por vezes chamado Theia) com cerca de 10% da massa da Terra, chocou-se com esta de raspão. Neste modelo, alguma massa deste objeto ter-se-á fundido com a Terra e, uma outra porção teria sido ejetada para o espaço, mas material suficiente teria entrado em órbita e coalescido ou seja aglutinado, formando a Lua.
Formação da Lua - NASA
A desgaseificação e a atividade vulcânica produziram a atmosfera primordial da Terra. O vapor de água condensado, a que se juntaram gelo e água líquida trazidos por asteroides e protoplanetas maiores, cometas, e objetos transneptunianos formaram os oceanos.
O Sol recém-formado possuía apenas 70% da sua luminosidade atual, porém as evidências mostram que os oceanos antigos se mantiveram líquidos - uma contradição a que se deu o nome de paradoxo do jovem Sol fraco. A combinação de gases de estufa e níveis de atividade solar mais elevados serviu para aumentar a temperatura na superfície da Terra, evitando que os oceanos congelassem.
3,5 Bilhões de Anos Atrás
Há cerca de 3,5 bilhões de anos, estabeleceu-se o campo magnético terrestre, o qual ajudou a evitar que a atmosfera fosse levada pelo vento solar.
O campo magnético da Terra gira ligeiramente para Este, ele foi criado em oposição pela convecção do metal líquido e quente do núcleo externo da Terra que gira para Oeste num ritmo mais lento.
O núcleo interno da Terra gira na direção Este e, mais rápido que a rotação do resto do planeta.
O Campo Magnético da Terra sofre ligeiras flutuações em cada década, a taxa de rotação do núcleo interno também parece flutuar numa taxa de rotação em escala de tempo semelhante, em virtude de um afetar o outro. Esta descoberta permitirá um maior conhecimento da dinâmica do planeta.
Os polos mudam de posição lentamente, mas permanecem próximos 1.600 km de seus polos geográficos, que determinam o eixo de rotação da Terra.
Ao contrário do que ocorre com os polos geográficos, os polos eletromagnéticos não são exatamente opostos, a linha imaginária que os une, os eixos magnéticos, não passa pelo centro exato da Terra, e sim cerca de 530 Km do mesmo.
Foram propostos dois modelos principais para a taxa de crescimento continental:
1. Crescimento estável até aos dias de hoje
2. Crescimento rápido no início da história da Terra.
As pesquisas atuais mostram que a segunda opção é mais provável, com crescimento inicial rápido da crosta continental, seguido por uma área continental estável ao longo do tempo. Em escalas de tempo com duração de milhões de anos, a superfície se modificou continuamente, à medida que os continentes se formaram e separaram.
O Sistema Solar evoluiu bastante desde o momento da sua formação. Muitas das luas se formaram a partir de discos circulares de poeira e gás à volta dos planetas parceiros, enquanto que outras luas se pensa que se formaram de forma independente e, mais tarde foram capturadas por planetas.
Há ainda quem defenda a hipótese de que algumas luas, tal como a Lua da Terra, formaram-se a partir de um grande impacto. As colisões entre corpos têm sempre ocorrido até ao presente, e foram fundamentais para a evolução do Sistema Solar.
As posições dos planetas foram várias vezes deslocadas, tendo estes mudado de lugar. Pensa-se que essa migração planetária, seja responsável por grande parte, da evolução inicial do Sistema Solar.
3,8 Bilhões de anos
Éon Hadeano
Com o princípio do processo de formação dos planetas do Sistema Solar, até aproximadamente 3,85 bilhões de anos quando surgiram as primeiras rochas.
O tempo geológico denominado Éon Hadeano deriva do grego hades, que significa “inferno”. Isso se deve ao fato de que no princípio de formação do planeta, a Terra era uma massa incandescente com rios de rochas, vulcões em erupções e grande quantidade de enxofre que marcam a primeira fase da Terra.
Daqui a cerca de 5 Bilhões de anos, o Sol irá arrefecer e expandir-se até muitas vezes o seu diâmetro atual, tornando-se uma gigante vermelha e depois perder para o espaço, deixando para trás como uma nebulosa planetária, as suas camadas exteriores, e os restos estelares conhecidos por anã branca.
A formação e evolução do Sistema Solar iniciou-se há cerca de 4,568 bilhões de anos com o colapso gravitacional de uma pequena parte de uma nuvem molecular. A maior parte da massa colapsada ficou no centro, formando o Sol, enquanto que o resto achatou, devido à força gravitacional, tornando-se num disco protoplanetário, que mais tarde viria a formar os planetas, luas, asteroides e outros corpos menores do sistema solar.
Num futuro muito distante, a passagem de estrelas por ação da gravidade, irá moldar a sequência de planetas em redor do Sol.
Alguns dos planetas serão destruídos, outros serão ejetados para o espaço interestelar.
Finalmente passados bilhões de anos, é provável que se encontre o Sol sem alguns dos corpos originais a orbitá-lo.
Vadim Sadovski /Shutterstock
4,6 a 2,5 bilhões de Anos Atrás
ÉON ARQUEANO
Ocorre a formação
da crosta terrestre
e escudos dos cristalinos
Escudos Cristalinos
Serra dos Orgãos Brasil - azgek 1978 -Fotograf
Serra do Mar - Rio de Janeiro
Serra do Mar - Rio de Janeiro
Escudos Cristalinos
São terrenos mais antigos da crosta terrestre, são formações do éon Pré Cambriano no Arqueano e no Proterozoico. constituídos basicamente por rochas magmáticas e metamórficas, que são extensões resistentes, firmes, bastante desgastadas e geralmente associadas a ocorrência de minerais metálicos, nos maciços que se formam na era proterozoica, ocorrem as jazidas de minerais como (ferro, ouro, manganês, prata, cobre, alumínio e estanho), no Brasil, representam 36% da superfície territorial.
Terrenos arqueológicos
Serra do Mar - Granito
Foto: Amanda Amaral
- 10. IMPÉRIO DA TERRA
- PLANETA ÁGUA
4,57 Bilhões a 1 Milhão
de Anos atrás
4,5 Bilhões de Anos Atrás
O Sistema Solar
adquiri a configuração orbital atual.
Posição do Sol
dentro da Via Láctea
O Sol descreve uma órbita ao redor do centro galáctico com velocidade de cerca de 220 quilômetros por segundo, o que resulta em um período orbital de aproximadamente 225 milhões de anos. Desde sua formação, estima-se que o Sol tenha completado seu trajeto vinte vezes.
Movimento do Sol no centro galáctico
Em virtude do Sistema Solar e dos planetas terem origem da mesma matéria interestelar, possuem proporções relativamente iguais de deutério, hidrogênio, lítio, silício e ferro nos planetas e no meio interestelar. Através de análise radioativa das rochas terrestres e da composição química atual do Sol, confirma-se que tanto o Sol como a Terra têm idades similares, portanto a história da formação do planeta Terra se confunde com a formação do Sistema Solar.
3,8 Bilhões de anos
Éon Hadeano
Com o princípio do processo de formação dos planetas do Sistema Solar, até aproximadamente 3,85 bilhões de anos quando surgiram as primeiras rochas.
O tempo geológico denominado Éon Hadeano deriva do grego hades, que significa “inferno”. Isso se deve ao fato de que no princípio de formação do planeta, a Terra era uma massa incandescente com rios de rochas, vulcões em erupções e grande quantidade de enxofre que marcam a primeira fase da Terra.
- 3,85 Bilhões de Anos
a 2,5 Bilhões de Anos Atrás
ERA ARQUEANO
3,8 Bilhões de Anos Atrás
Ainda numa atmosfera primitiva temos átomos de Metano, Hidrogênio, Nitrogênio, Amônia.
Metano
Hidrogênio
Nitrogênio
O nitrogênio, N2, compões cerca de 78% do volume da atmosfera terrestre, logo três quartos do que inalamos é composto deste gás. Assim como o oxigênio, o nitrogênio forma moléculas diatômicas, contudo as suas moléculas têm entre si uma ligação tripla, o que dá a esta molécula o título de uma das moléculas mais fortemente ligada que se conhece.
Amônia
O amoníaco ou amônia é um composto químico constituído por um átomo de nitrogênio e por três átomos de hidrogênio. Estes átomos distribuem-se numa geometria molecular piramidal trigonal e a fórmula química do composto é NH₃.
O calor dos vulcões, radiação solar, uma combinação propícia à ocorrências de descargas elétricas e um imenso oceano de caldo primordial com moléculas orgânicas simples de aminoácido, açúcares e ácidos graxos, que por sua vez formam moléculas orgânicas grandes, células de RNA, células de RNA ancestrais de todos os seres vivos, seres eucariontes...
4,29 A 3,77 Bilhões de Anos Atrás
Pesquisadores em 2017, graças a imagens a laser das amostras coletadas, identificaram e anunciaram a descoberta de microorganismos fósseis que teriam entre 4,29 e 3,77 bilhões de anos, o que seria a mais antiga evidência de vida na Terra. Eles descobriram microfósseis em camadas de quartzo no sítio geológico de Nuvvuagittuq à nordeste de Quebec - Canadá.
A região possui algumas das mais antigas rochas sedimentares conhecidas da Terra. Antes da descoberta desta quarta, os microfósseis mais antigos relatados haviam sido encontrados na Austrália, com cerca de 3,4 bilhões de anos. Neste caso, no entanto, os cientistas acreditam que o material pode ter sido afetado por questões não-biológicas nas rochas - temperatura e pressão, por exemplo.
A Teoria mais aceita sobre a origem da vida é que parte das primitivas moléculas, passaram a ter a capacidade de auto reprodução e evolução.
Diagrama de ciclo biogeoquímico
em uma fonte hidrotermal
Günter Wächtershäuser propôs a hipótese do ferro-enxofre para sugerir que a vida pode ter se originado em fontes hidrotermais. Wächtershäuser propôs que uma forma primitiva do metabolismo antecedeu a genética. Por metabolismo ele traz um ciclo de reações químicas que libertam energia em uma forma que pode ser aproveitada por outros processos. Pesquisas experimentais por modelagem computacional indica que as superfícies das partículas minerais dentro fontes hidrotermais ter propriedades catalíticas semelhantes a enzimas e são capazes de criar moléculas orgânicas simples, tais como o metanol, ácido fórmico.
3,8 Bilhões de anos
Éon Hadeano
Com o princípio do processo de formação dos planetas do Sistema Solar, até aproximadamente 3,85 bilhões de anos quando surgiram as primeiras rochas.
Via Planetary Hunters
De acordo com os cientistas, nosso planeta deveria ter sido uma enorme massa pastosa incandescente podendo ter atingido 12.000 graus Celsius, mais quente que a superfície do sol, que ao longo do tempo se resfriou, desprendendo gases e vapores.
O tempo geológico denominado Éon Hadeano deriva do grego hades, que significa “inferno”. Isso se deve ao fato de que no princípio de formação do planeta, a Terra era uma massa incandescente com rios de rochas, vulcões em erupções e grande quantidade de enxofre que marcam a primeira fase da Terra.
PLANETA TERRA
O período de tempo da formação do planeta Terra se confunde com a formação do Sistema Solar, é onde ocorrem um conjunto de modificações, que proporcionaram diversas características ao planeta Terra e inclusive a formação da Lua...
Crédito: Dana Berry/SwRI
A Formação da Terra em 3 minutos
Pensa-se que até certo tempo da história da Terra, muito antes da formação dos atuais continentes, existiria uma grossa, pesada e quentíssima massa de nuvens envolvendo toda a Terra. Dessa forma, os materiais que um dia viriam a constituir a hidrosfera do planeta estariam sob a forma gasosa, nessa primeira atmosfera terrestre.
Quando o arrefecimento da crosta atingiu uma temperatura critica, ainda que muito elevada, tornou-se impossível a manutenção de todos as materiais líquidos sob o estado gasoso. Então, enormes chuvas quentes, de grande poder de erosão, iniciaram o primeiro ciclo hidrológico da Terra.
Uma parte da água dessas precipitações voltava à atmosfera por intensa evaporação. O restante preencheu as depressões primárias da superfície do globo, vindo a formar o primeiro grande oceano do nosso planeta.
ARQUEANO
- 2,5 Bilhões de anos atras
... a formação dos oceanos....
Designua / Shutterstock.com (adaptado)
de muitos minerais,
PROTEROZÓICO
2,5 Bilhões a 541.000.000
de Anos a.C
da oxigenação do Planeta ...
A fotossíntese das cianobactérias (algas azuis), expelindo oxigênio, surgiu entre as rochas há cerca de 3,5 bilhões de anos. Ainda que essencial para a vida como a conhecemos hoje, os cientistas definem o surgimento do processo de formação do oxigênio como uma das primeiras catástrofes ecológicos da Terra conhecida como Crise da Oxigenação, isso porque o oxigênio que era expelido pelas cianobactérias tornava a atmosfera terrestre venenosa para os micróbios anaeróbicos que evoluíram na ausência do oxigênio.
2,4 bilhões de anos atrás...
O acúmulo de oxigênio oxidou o ferro nos oceanos e formou camadas de rochas enferrujadas, chamadas de formações de ferro bandado. Quando o ferro oceânico finalmente se esgotou, os níveis de oxigênio na atmosfera subitamente dispararam, isso ocorreu por volta de 2,4 bilhões de anos atrás.
da formação de algumas vidas multicelulares
2,1 bilhões de anos a.C
2,1 bilhões de anos a.C
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