Astronomia

Se o universo está se expandindo, por que a distância entre os planetas não está aumentando?

Se o universo está se expandindo, por que a distância entre os planetas não está aumentando?

A relatividade geral nos diz que o espaço está se expandindo. Então, por que a distância entre os planetas e os corpos celestes aumenta?


As distâncias entre planetas e estrelas não se expandem, desde que estejam suficientemente unidos pela gravidade. Isso é verdade mesmo na escala de uma galáxia inteira.


Quanto tempo antes que a expansão do universo faça com que nossa terra se afaste do sol?

A expansão do universo não afeta a posição relativa dos corpos astronômicos dentro das galáxias. É verdade que o universo está se expandindo, mas isso não altera a distância entre a terra e o sol. Também não afeta a distância entre os átomos. A expansão do universo é parcialmente causada pelo Big Bang e parcialmente causada pela energia escura. Essa expansão não deve ser considerada como estrelas voando para longe umas das outras em um tecido estático do espaço-tempo. Em vez disso, as estrelas são mais ou menos estáticas em relação a um tecido do espaço-tempo que está se expandindo. A pergunta é freqüentemente feita: "Onde está o centro de expansão do universo?" Essa pergunta só faz sentido se todas as estrelas estiverem voando para longe de algum ponto central. Como a expansão é o próprio espaço, não há centro.

O livro "Universo" de Martin Rees afirma,

Vários recursos notáveis ​​foram estabelecidos sobre a expansão do universo. Primeiro, embora todas as galáxias distantes estejam se afastando, nem a Terra nem qualquer outro ponto do espaço está no centro do universo. Em vez disso, tudo está se distanciando de tudo o mais e não há centro. Em segundo lugar, em uma escala local, a gravidade domina a expansão cosmológica e mantém a matéria coesa. A escala em que isso acontece é surpreendentemente grande & # 8211 até mesmo aglomerados inteiros de galáxias resistem à expansão e se mantêm unidos. Terceiro, é incorreto pensar em galáxias e aglomerados de galáxias se afastando uns dos outros & # 8216 através do espaço. Uma imagem mais precisa é a do próprio espaço se expandindo e carregando objetos com ele.

Pense em uma folha de papel infinita com uma grade de quadrados de uma polegada desenhada em sua superfície e outra folha infinita com uma grade de quadrados de duas polegadas. A segunda folha é expandida em relação à primeira, mas não há centro de expansão. Os sistemas solares não se expandem, apesar de existirem em um universo em expansão por causa da força da gravidade. Na verdade, até mesmo as galáxias têm gravidade suficiente para resistir à expansão. Somente quando você chega ao nível em que a atração gravitacional mútua é desprezível, o nível intergaláctico, a expansão do universo se torna evidente. Da mesma forma, os elétrons nos átomos não estão se separando, apesar da expansão do universo. Tudo na terra, de sua mão a uma régua, não está se expandindo. Esse fato é a razão pela qual podemos detectar a expansão do universo em primeiro lugar. Se nossos governantes estivessem se expandindo na mesma taxa que as galáxias estão se afastando, nunca teríamos descoberto a expansão do universo.

Esta expressão de que a gravidade supera localmente a expansão do universo é um tanto simplificada. O espaço-tempo na escala cosmológica é bastante complicado. Uma declaração mais precisa seria que em qualquer lugar próximo à matéria (em grupos de galáxias), o espaço-tempo se curva de modo a fazer com que os objetos sejam atraídos, e chamamos isso de atração de gravidade, mas longe da matéria (entre grupos de galáxias) o espaço-tempo se expande naturalmente por conta própria acordo.


Se o universo está em constante expansão, então nós e todos os outros planetas também estamos expandindo?

Semelhante a colocar um desenho em um balão e aumentá-lo em tamanho?

É um pouco diferente. É mais semelhante a pensar no desenho como uma galáxia do que como um planeta. Se você desenhou um gato, quando o balão crescer, o gato parecerá se expandir. No entanto, o ponto de tinta que compõe o gato permanece no lugar e permanece do mesmo tamanho.

A distância do ponto na orelha do gato & # x27s e do ponto na boca do gato aumenta, mas o tamanho do ponto permanece o mesmo. O gato pode ficar borrado conforme os pontos se espalham, tornando-se menos densos, mas os pontos em si permanecem os mesmos. O espaço entre os pontos está se expandindo & # x27s por que eles se afastam um do outro, mas os pontos em si permanecem os mesmos.

Mas isso não significa que o espaço entre as moléculas está se expandindo e, portanto, estamos expandindo?

Se você considerar objetos comuns, o tamanho do objeto realmente tem a ver com as ligações químicas entre eles. O que tem a ver com a dinâmica elétrica quântica. Acho que com base em observações astronômicas de objetos distantes, parece que nada disso muda.

Acho que o que você está tentando entender é a diferença entre medir o espaço e o próprio espaço. Não são as unidades que estão mudando, mas a distância real entre quaisquer dois pontos está ficando maior com o tempo.

Acho que é importante imaginar todas as forças em jogo aqui. A gravidade mantém as coisas unidas em tamanhos médios. Uma força nuclear forte mantém as coisas unidas em tamanhos minúsculos. Fica estranho quando se pensa no espaço entre tamanhos enormes, como galáxias e aglomerados de galáxias, porque não sabemos o que está impulsionando a expansão. A gravidade deveria estar puxando as coisas, mas não está. Nós apenas sabemos que está se expandindo, então criamos essa força chamada energia escura. Está separando tudo, ou assim pensamos.

O que realmente está acontecendo é que estamos criando mais espaço entre tudo. Não entendemos a energia escura, então não podemos ter certeza de como ela afetará o universo em trilhões ou mais anos.


Se a luz não se dissipa com a distância percorrida e o universo é infinito, por que o céu noturno não é brilhante?

Eu li que no vácuo a luz não se dissipa, então ela viaja infinitamente. Se o universo também é infinito, embora deva haver uma quantidade infinita de estrelas visíveis no céu noturno ou se você quiser calcular a poluição luminosa, deve haver um momento em que você esteja observando do espaço.

Eu tenho algumas teorias de por que poderia ser (quantidade finita de luz espalhada muito fina, quantidade infinita de planetas / asteróides atrapalhando.) Mas vamos ouvir de alguém que realmente faz barulho :)

Há duas coisas acontecendo aqui, ambas relacionadas à expansão universal.

O universo pode ser infinito, mas conforme está se expandindo, a distância entre nós e qualquer coisa além de 14 bilhões de distância está ficando maior em maior do que c, então a luz deles nunca pode nos alcançar. O observável o universo - as coisas que podemos ver - tem cerca de 46 bilhões de raio, então quaisquer galáxias além dele são invisíveis.

Devido à expansão, a radiação eletromagnética é deslocada para o vermelho à medida que viaja (basicamente, seu comprimento de onda aumenta por um fator de cerca de 2 x 10 -18 a cada segundo). Assim, o material que foi emitido como luz visível há muito tempo se tornará gradualmente infravermelho, em seguida, microondas, ondas de rádio e assim por diante.

Isso não significa que ele não esteja lá, no entanto. Significa apenas que precisamos de radiotelescópios em vez de telescópios de luz visível para vê-lo.

Na prática, há é & quotlight & quot ao nosso redor, o que é mostrado por esta imagem notável. Essa é uma imagem do fundo de microondas cósmico (com base em anos de coleta de dados), basicamente, é uma imagem do céu em todas as direções, mostrando a intensidade da radiação eletromagnética de fundo (portanto, coisas que sobraram desde os primeiros dias do universo). Esta radiação tem uma frequência na alta GHz (radiação de micro-ondas) e é uma boa evidência de que o universo é praticamente o mesmo em todas as direções - nessa imagem a temperatura efetiva da radiação é de cerca de 2,7 K, mas a faixa de temperaturas ( do mais claro para o mais escuro) é de cerca de ± 0,2mK.

Então, em teoria, o céu noturno é brilhante - na medida em que há radiação em todas as direções. É muito alto baixo-frequência (comprimento de onda grande) e muito frio, então não podemos ver.

[Edit: Estou recebendo algumas perguntas de acompanhamento comuns, então aqui estão algumas respostas aproximadas:

Disclaimer: Estudei essas coisas há muito tempo. Eu cometo erros. Por favor, indique-os quando os vir.]


O céu noturno acabará ficando completamente preto porque o universo está se expandindo?

Não, o céu noturno não vai acabar completamente preto. É verdade que o universo está se expandindo, o que faz com que muitas estrelas fiquem cada vez mais longe da Terra e, portanto, torna-as mais escuras. Mas a expansão do universo afeta apenas a distância entre os grupos de galáxias. Não afeta a distância entre as estrelas dentro de uma galáxia, ou mesmo a distância entre as galáxias em um grupo. Em escalas de grupos de galáxias e menores, a gravidade local domina a expansão do universo. As estrelas em nossa galáxia Via Láctea e em galáxias próximas não estão aumentando em sua distância da Terra, apesar da expansão do universo. Como resultado, as estrelas em nossa galáxia e em galáxias próximas não estão escurecendo com o tempo. Curiosamente, quase todas as estrelas que você pode ver no céu noturno a olho nu são em nossa galáxia. Isso significa que a expansão do universo não terá essencialmente nenhum efeito na aparência do céu noturno a olho nu, não importa quanto tempo esperemos. O céu noturno não ficará completamente escuro por causa da expansão do universo.

No entanto, telescópios poderosos podem ver outras galáxias fora do nosso grupo. Se esperarmos o suficiente, a expansão do universo fará com que haja menos galáxias para os telescópios poderosos olharem. À medida que a distância de uma galáxia da Terra aumenta significativamente, sua luz se espalha por uma área maior antes de chegar até nós e, portanto, fica mais fraca. Com o passar do tempo, mais e mais galáxias ficarão simplesmente distantes demais para que telescópios poderosos vejam. Aumentar a sensibilidade de nossos telescópios pode ajudar, mas não pode fazer muito. A luz das galáxias que se afastam não é apenas mais fraca, mas também desviada para o vermelho. Isso significa que todas as cores diferentes na luz são Doppler deslocadas para frequências mais baixas devido ao movimento de retrocesso da galáxia. Conforme o tempo passa, a velocidade com que uma certa galáxia fora do nosso grupo está recuando aumenta devido à expansão do universo e, portanto, sua luz fica cada vez mais desviada para o vermelho. Luzes que costumavam ser verdes ou vermelhas acabam em ondas de rádio. Eventualmente, o desvio para o vermelho fica tão extremo que a luz é efetivamente desviada para o vermelho até o nada. Nenhum progresso tecnológico permitirá que os telescópios vejam a luz que não existe. Como resultado, em um futuro muito distante, o universo terá se expandido tanto que a luz de todas as estrelas e galáxias fora de nosso grupo de galáxias nunca alcançará a Terra. Astrônomos no futuro distante terão que se contentar em estudar apenas nosso grupo local de galáxias. Mas, novamente, o céu noturno ainda parecerá o mesmo a olho nu.


O Universo em Expansão: Como o Universo ficou maior à medida que o medíamos

Desde antes do início da história, tentamos compreender nosso mundo e nosso lugar nele. Para as primeiras tribos de caçadores-coletores, isso significava pouco mais do que conhecer o território da tribo. Mas, à medida que as pessoas começaram a se estabelecer e a comercializar, conhecer o mundo em geral se tornou mais importante e as pessoas começaram a se interessar pelo tamanho real dele. Aristarco de Samos (310-230 aC) fez as primeiras medições sobreviventes da distância entre objetos no espaço. Medindo cuidadosamente o tamanho aparente do Sol e da Lua e observando cuidadosamente o terminador da Lua quando meio cheio, ele concluiu que o Sol estava 18-20 vezes mais longe do que a Lua. O valor real é 400, mas ele estava no caminho certo, simplesmente não tinha medições precisas o suficiente.


Um diagrama da obra de Aristarco, "Sobre tamanho e distâncias", descrevendo como calcular as distâncias relativas.

Enquanto isso, Eratóstenes de Cirene (276-195 aC) estava trabalhando no tamanho da Terra. Ele encontrou uma carta afirmando que ao meio-dia em Syene (atual Aswan) no solstício de verão, podia-se olhar para baixo de um poço e ver todo o caminho até o fundo porque o Sol estava exatamente no alto. Eratóstenes já sabia a distância entre Alexandria e Syene, então tudo o que ele tinha a fazer era observar o ângulo do Sol no solstício de verão e então fazer um pouco de matemática. Assumindo uma Terra esférica, ele calculou a circunferência em 252.000 estádios, o que corresponde a 39.690 km - o que é menos de 2% de erro em comparação com o valor real. Um tamanho medido diretamente agora existia para o mundo. Mas e os céus? O trabalho de Aristarco não era preciso o suficiente. Depois de descobrir como prever eclipses de forma confiável, Hiparco (190-120 aC) os usou para obter uma estimativa melhor da proporção da distância entre a Lua e o Sol. Ele concluiu que a Lua estava a 60,5 raios da Terra e o Sol a 2.550 raios da Terra. Sua distância lunar era bastante precisa - que equivale a 385.445 km até a Lua, que é bem próxima da distância real, uma média de 384.400 km - mas para o Sol ela funcionou para 16 milhões de km, cerca de 136 milhões de km abaixo da distância real.

Acima, à esquerda: um dioptra, um predecessor do astrolábio e do teodolito, de um tipo semelhante ao que Hiparco usava para fazer suas medições.

Quando Ptolomeu (90-168 DC) apareceu, o Universo encolheu por um tempo.

Usando os epiciclos que ele presumiu que existissem em seu universo geocêntrico, ele estimou a distância ao Sol em 1.210 raios terrestres e a distância até as estrelas fixas em 20.000 raios terrestres usando valores modernos para o raio médio da Terra, que nos dá 7.708.910 km ao Sol e 127.420.000 km às estrelas fixas. Ambos são lamentavelmente pequenos (o universo de Ptolomeu caberia dentro da órbita da Terra), mas eles ficam ainda menores se usarmos sua estimativa menor para a circunferência da Terra - ele estimou que a Terra tem cerca de 1/6 do tamanho que realmente é . (E aí está uma história, pois Cristóvão Colombo tentaria usar a figura de Ptolomeu ao traçar sua jornada para o oeste para o Oriente, em vez das mais precisas que haviam sido desenvolvidas na Pérsia desde então.)


O mundo de Ptolomeu na época, o melhor mapa que existia do mundo conhecido.

No final do século 16, o tamanho da Terra estava bem definido, mas o tamanho do Universo continuava desafiador. Johannes Kepler resolveu o quebra-cabeça do movimento orbital e calculou a proporção da distância entre o Sol e vários planetas, permitindo previsões precisas de trânsitos. Em 1639, Jeremiah Horrocks fez a primeira observação conhecida de um trânsito de Vênus. Ele estimou a distância entre a Terra e o Sol em 95,6 milhões de km, a estimativa mais precisa até agora (e cerca de 2/3 da distância real). Em 1676, Edmund Halley tentou medir a paralaxe solar durante um trânsito de Mercúrio, mas não ficou satisfeito com a única outra observação feita. Ele propôs que mais observações fossem feitas durante o próximo trânsito de Vênus, em 1761. Infelizmente, ele não viveu tanto.

Jeremiah Horrocks, observando o trânsito de Vênus pelo método de projeção telescópica.

Em 1761, seguindo as recomendações do falecido Edmund Halley, expedições científicas começaram a observar o Trânsito de Vênus de tantos lugares quanto possível. Mais expedições estabelecidas em 1769 para o segundo trânsito do par, incluindo uma famosa viagem do Capitão James Cook ao Taiti, e em 1771, Jerome Lalande usou os dados para calcular a distância média do Sol em 153 milhões de km, muito maior do que anteriormente estimado , e a primeira vez que a medição estava quase certa. Trânsitos posteriores em 1874 e 1882 refinaram a distância para 149,59 milhões de km. No século 20, ele foi refinado ainda mais usando radiotelemetria e observações de radar dos planetas internos, mas não se desviou muito desse valor. O tamanho do sistema solar agora era conhecido.

Acima, à esquerda: esboço representando as circunstâncias do trânsito, conforme relatado por James Ferguson, um cientista e inventor autodidata escocês que participou das observações do trânsito.

Mas o universo é maior que o sistema solar. Na década de 1780, William Herschel mapeou as estrelas visíveis em um esforço para encontrar estrelas binárias. Ele encontrou alguns, mas também concluiu que o sistema solar estava realmente se movendo pelo espaço e que a Via Láctea tinha a forma de um disco. A galáxia, que na época era sinônimo de Universo, foi eventualmente estimada em cerca de 30.000 anos-luz de diâmetro - uma distância inconcebivelmente grande, mas ainda muito pequena.

O mapa da galáxia de Hershel não pode dizer a que distância as estrelas ficam mais escuras à medida que se afastam, mas você só pode usar isso para calcular a distância se souber o quão brilhantes elas são para começar, e como você pode saber naquela? Em 1908, Henrietta Leavitt encontrou a resposta: ela notou que as estrelas variáveis ​​Cefeidas tinham uma relação direta entre sua luminosidade e o período de sua variação, permitindo aos astrônomos deduzir exatamente o quão brilhantes são para começar. Harlow Shapley aplicou imediatamente esta descoberta e encontrou três coisas incríveis quando mapeou todas as Cefeidas visíveis: o Sol não está realmente perto do centro da galáxia, o centro da galáxia está obscurecido por grandes quantidades de poeira e a galáxia está pelo menos dez vezes maior do que qualquer um jamais suspeitou - tão vasto que levaria 300.000 anos de luz para cruzá-lo. (Shapley estava superestimando um pouco, é mais como 100.000 anos-luz ou mais.)

Acima à esquerda: Henrietta Leavitt, uma das poucas mulheres na astronomia e a única nesta lista, ela teve pouco reconhecimento por sua descoberta na época.

Em 1924, Edwin Hubble produziu a próxima grande revolução. Usando o novo telescópio de 100 polegadas do Observatório Mount Wilson, ele localizou as Cefeidas na Nebulosa de Andrômeda, uma nebulosa em espiral na qual nenhuma estrela havia sido previamente identificada. Ele calculou que essas cefeidas estavam a 1,2 milhão de anos-luz de distância, colocando-as muito além da estimativa mais absurda de Shapley para o tamanho da galáxia. Portanto, Andrômeda não fazia parte de nossa galáxia, era um "universo-ilha" totalmente separado e, muito provavelmente, o mesmo acontecia com outras nebulosas espirais. Isso significava que o Universo era muito provavelmente muito maior do que qualquer um poderia esperar medir. Pode até ser infinito.

À esquerda: O telescópio de 100 polegadas no Observatório Mount Wilson, onde Hubble fez seu trabalho. Foi o maior telescópio do mundo até 1948.

E então Hubble encontrou algo ainda mais surpreendente. Em 1929, Hubble comparou os espectros de galáxias próximas e distantes, com base em distâncias já conhecidas por observações de variáveis ​​cefeidas. Os espectros dos mais distantes eram consistentemente mais vermelhos e, para quase todos eles, havia uma relação linear entre o redshift e a distância. Devido ao efeito Doppler, isso significava que eles estavam recuando. Ele não tinha certeza do que fazer com essa observação na época, mas em 1930, Georges Lemaître apontou uma solução possível: ele sugeriu que o universo estava se expandindo, carregando galáxias com ele, e que em algum momento tudo teria compactado impossivelmente apertado. Hubble foi com isso e calibrou a expansão aparente contra a distância até velas padrão conhecidas, calculando a idade dos objetos mais distantes em 1,8 bilhão de anos-luz.

À esquerda: Georges Lemaître, também padre católico. Ele morreu em 1966, pouco depois de aprender sobre a radiação de fundo de microondas cósmica, o que reforçou ainda mais sua teoria do Big Bang.

Era muito pequeno e, em 1952, Walter Baade descobriu por quê: na verdade, existem dois tipos de cefeidas, e Hubble estava observando aquelas que Leavitt não havia definido. Depois de caracterizar essa nova população de cefeidas, ele recalculou as observações de Hubble e trouxe a idade mínima do Universo para 3,6 bilhões de anos. Em 1958, Allan Sandage melhorou ainda mais, para uma estimativa de 5,5 bilhões de anos.

Os astrônomos começaram a aumentar suas observações de objetos cada vez mais distantes. Em 1998, estudos de supernovas do Tipo 1A muito distantes revelaram uma nova surpresa: não apenas o universo está se expandindo, mas a taxa de expansão está aumentando. Hoje, o Universo é geralmente estimado em 13,7 bilhões de anos - ou, mais precisamente, as coisas mais distantes que podemos observar parecem estar tão distantes. O problema, é claro, é que os observamos no passado. Na verdade, eles estão mais distantes agora - assumindo, é claro, que ainda existam. Muita coisa pode acontecer em 13,75 bilhões de anos. E agora que sabemos que a expansão do universo está se acelerando, eles estão ainda mais distantes agora. A estimativa atual para o tamanho real do universo observável é de 93 bilhões de anos-luz de diâmetro, um tamanho tremendo que o cérebro humano não pode começar a imaginar por conta própria, superando enormemente o minúsculo universo dos antigos gregos.


O conceito de artista da NASA do progenitor de uma supernova Tipo 1a - uma estrela de nêutrons que rouba matéria de uma companheira supergigante até que matéria suficiente seja coletada para acionar uma supernova.

A compreensão do tamanho do Universo passou de ser impressionado pela distância ao Sol, para o tamanho do sistema solar, para a vastidão da galáxia, para a distância impressionante para galáxias vizinhas, para as distâncias extremamente complicadas para as coisas que só podemos ver como eram há um período de tempo impossivelmente longo. O que iremos descobrir ao medirmos o Universo amanhã?


A escala dos superaglomerados de galáxias em perspectiva

Vamos diminuir o zoom ainda mais e dar uma olhada nos superaglomerados de galáxias. Um superaglomerado de galáxias é uma estrutura gigantesca que comumente contém milhares de galáxias. (Cada um contendo bilhões a trilhões de estrelas).

Nosso grupo local faz parte do Superaglomerado de Virgem, um superaglomerado galáctico que se estima conter mais de 47.000 galáxias! Mas não é aqui que termina, em 2014, astrônomos determinaram que o Superaglomerado de Virgem é na verdade um componente de um superaglomerado ainda maior chamado Laniakea.

Laniakea é havaiano para céus abertos ou paraíso imenso, um nome adequado para esta estrutura estupendamente grande. Estima-se que o superaglomerado Laniakea contenha de 100.000 a 150.000 galáxias. A pesquisa indica que o Superaglomerado Laniakea não está conectado gravitacionalmente, ele provavelmente se espalhará em vez de continuar a se sustentar.

O superaglomerado Laniakea com nosso grupo local no centro - Crédito da imagem: Andrew Z. Colvin via Wikimedia Commons / Editado por Universal-Sci para ênfase no Grupo Local (CC BY-SA 4.0) - (Clique na imagem para ampliá-la)

Com um diâmetro estimado de 500 milhões de anos-luz ou 153 megaparsecs, é quase impossível compreender - no entanto, vamos tentar desenhar alguma forma de perspectiva. Se descobríssemos vida inteligente nos confins de nosso superaglomerado, uma tentativa de conectá-los levaria milhões de anos (pelo menos com os métodos de comunicação contemporâneos, limitados pelas leis da física). Quando nosso sinal finalmente alcançasse seu destino, nós mesmos poderíamos nem existir mais.

Naturalmente, o 'lag da velocidade da luz' funciona nos dois sentidos. Por exemplo, a luz do nosso sistema solar levaria quase 70 milhões de anos para chegar à Galaxy NGC 2525, outra impressionante galáxia espiral barrada localizada na constelação de Puppis. Se existisse vida inteligente em NGC 2525, ela, conseqüentemente, veria a Terra como era há 70 milhões de anos. Não haveria nenhum sinal de vida humana em vez disso, eles observariam os últimos estágios da época cretácea com os dinossauros ainda vagando pelo planeta.


Por que as óperas espaciais nunca se tornarão realidade

Como astrofísico, sempre fico impressionado com o fato de que mesmo as histórias de ficção científica mais extravagantes tendem a ter um caráter distintamente humano. Não importa o quão exótico seja o local ou quão incomuns sejam os conceitos científicos, a maior parte da ficção científica acaba sendo sobre interações, problemas, fraquezas e desafios quintessencialmente humanos (ou semelhantes aos humanos). Isso é o que respondemos, é o que podemos entender melhor. Na prática, isso significa que a maior parte da ficção científica ocorre em cenários relativamente identificáveis, em um planeta ou nave espacial. O verdadeiro desafio é amarrar a história às emoções humanas e aos tamanhos e escalas de tempo humanos, enquanto ainda captura as enormes escalas do próprio universo.

O quão grande o universo realmente é nunca deixa de confundir a mente. Dizemos que o universo observável se estende por dezenas de bilhões de anos-luz, mas a única maneira de realmente compreender isso, como humanos, é dividir as coisas em uma série de etapas, começando com nossa compreensão visceral do tamanho da Terra. Um vôo direto de Dubai a São Francisco cobre uma distância de cerca de 8.000 milhas - aproximadamente igual ao diâmetro da Terra. O Sol é muito maior, seu diâmetro é pouco mais de 100 vezes o da Terra. E a distância entre a Terra e o Sol é cerca de 100 vezes maior do que naquela, perto de 100 milhões de milhas. Esta distância, o raio da órbita da Terra em torno do Sol, é uma medida fundamental em astronomia da Unidade Astronômica, ou UA. A nave espacial Viajante 1, por exemplo, lançado em 1977 e, viajando a 11 milhas por segundo, está agora a 137 UA do sol.

Mas as estrelas são distante mais distante do que isso. O mais próximo, Proxima Centauri, fica a cerca de 270.000 UA, ou 4,25 anos-luz de distância. Você teria que alinhar 30 milhões de sóis para abranger a lacuna entre o Sol e a Proxima Centauri. Os Vogons em Douglas Adams's O Guia do Mochileiro das Galáxias (1979) estão chocados que os humanos não tenham viajado para o sistema Proxima Centauri para ver a demolição da Terra, notando que a piada é o quão impossivelmente grande é a distância.

Quatro anos-luz acaba sendo a distância média entre as estrelas da Via Láctea, da qual o Sol é membro. Isso é muito espaço vazio! A Via Láctea contém cerca de 300 bilhões de estrelas, em uma vasta estrutura de aproximadamente 100.000 anos-luz de diâmetro. Uma das descobertas verdadeiramente empolgantes das últimas duas décadas é que nosso Sol está longe de ser o único em hospedar um séquito de planetas: a evidência mostra que a maioria das estrelas semelhantes ao Sol na Via Láctea têm planetas orbitando-os, muitos com um tamanho e distância de sua estrela-mãe permitindo-lhes hospedar a vida como a conhecemos.

No entanto, chegar a esses planetas é outra questão: Viajante Eu chegaria a Proxima Centauri em 75.000 anos se estivesse viajando na direção certa - o que não é. Os escritores de ficção científica usam uma variedade de truques para transpor essas distâncias interestelares: colocar seus passageiros em estados de animação suspensa durante as longas viagens ou viajar perto da velocidade da luz (para aproveitar a dilatação do tempo prevista na teoria de Albert Einstein de relatividade especial). Ou eles invocam drives de dobra, buracos de minhoca ou outros fenômenos ainda não descobertos.

Quando os astrônomos fizeram as primeiras medições definitivas da escala de nossa galáxia, um século atrás, eles ficaram impressionados com o tamanho do universo que haviam mapeado. Inicialmente, havia grande ceticismo de que as chamadas "nebulosas espirais" vistas em fotografias profundas do céu eram na verdade "universos-ilhas" - estruturas tão grandes quanto a Via Láctea, mas a distâncias ainda maiores. Embora a grande maioria das histórias de ficção científica permaneçam dentro de nossa Via Láctea, grande parte da história dos últimos 100 anos de astronomia foi a descoberta de quão maior é o universo. Nosso vizinho galáctico mais próximo está a cerca de 2 milhões de anos-luz de distância, enquanto a luz das galáxias mais distantes que nossos telescópios podem ver viajou até nós durante a maior parte da idade do universo, cerca de 13 bilhões de anos.

Descobrimos na década de 1920 que o universo vem se expandindo desde o Big Bang. Mas cerca de 20 anos atrás, os astrônomos descobriram que essa expansão estava se acelerando, impulsionada por uma força cuja natureza física não entendemos, mas à qual damos o nome provisório de "energia escura". A energia escura opera em escalas de comprimento e tempo do universo como um todo: como poderíamos capturar tal conceito em uma peça de ficção?

A história não para por aí. Não podemos ver galáxias dessas partes do universo para as quais não houve tempo suficiente desde o Big Bang para a luz chegar até nós. O que está além dos limites observáveis ​​do universo? Nossos modelos cosmológicos mais simples sugerem que o universo é uniforme em suas propriedades nas escalas maiores e se estende para sempre. Uma ideia variante diz que o Big Bang que deu origem ao nosso universo é apenas um de um número (possivelmente infinito) de tais explosões, e que o “multiverso” resultante tem uma extensão totalmente além da nossa compreensão.


Não. A aceleração da expansão não significa que o grande rasgo aconteça.

Porque não é isso que a expansão acelerada faz. Para um grande rasgo, você precisa de algo mais do que apenas acelerar a expansão.

O termo "energia escura" significa ## p = - rho ##, ou seja, a pressão é menos a densidade de energia. Isso é o que uma constante cosmológica oferece quando colocada em termos fluidos perfeitos. (Estou assumindo ao longo desse ## rho & gt 0 ##.)

A expansão acelerada acontece para qualquer pressão dentro do intervalo ## - rho le p & lt - frac <1> <3> rho ##.

O termo para ## p & lt - rho ##, que é o que você precisa para um grande rasgo, é & quotenergia fantasma & quot.

Algumas fontes usam a forma geral ## p = w rho ##, e então a energia escura é ## w = -1 ##, a expansão acelerada acontece para ## - 1 le w & lt - frac <1> <3 > ##, e a energia fantasma / big rip é ## w & lt -1 ##.

Observe que nada disso tem a ver com como, ou se, ## rho ## muda com o tempo. Essa é uma questão separada, que é relevante se você está tentando descobrir do que o material é realmente feito e para os detalhes quantitativos da dinâmica (exatamente quão rápido a expansão acelera, ou quanto tempo leva para o grande rasgo acontecer se houver um grande rasgo), mas não para a dinâmica qualitativa geral.

Muito educado - obrigado Peter.

Portanto, em uma situação ## - 1 leq w & lt-1/3 ##, a expansão acelerada acontece. Mas os observadores co-moventes que estão a uma distância finita em algum momento também estão a uma distância finita em todos os momentos finitos. Analogia solta - se eu começar em repouso próximo a você em um plano euclidiano e correr para longe de você com alguma aceleração ## a = Jt ## (## J ## é uma constante positiva, então minha aceleração está aumentando), então minha distância de você é ## Jt ^ 3/6 ##, que é sempre finito, apesar da minha aceleração cada vez maior.

Mas uma situação ## w & lt-1 ## causa algo desagradável para as equações de Friedmann, de modo que até mesmo objetos ligados como galáxias são destruídos em tempos finitos, o que é muito diferente da outra situação em que as galáxias se separam, mas não são destruídas?

Um Homem de Meia Idade: O espaço entre os objetos Stella não limitados pela gravidade comum (co-movimento) está se expandindo. Portanto, coisas como aglomerados de galáxias têm gravidade suficiente para ficarem juntas e neutralizar o efeito de qualquer expansão. Pense no espaço vazio em expansão, nem tudo em expansão.

Se for apenas o espaço vazio que se expande, ele aponta para o cenário & quotThe Big Freeze & quot / & quotThe Big Chill & quot.

If everything was expanding everywhere then that would lead to "The Big Rip" scenario.

All the evidence is poiting to The Big Freeze scenario at the moment, not The Big Rip. The Big Rip is far more dramatic and makes for great popular science video's which is why it recieve's so much coverage in places like YouTube.

So - paraphrasing for the benefit of @A Middle Aged Man, in a dark energy universe the distance between unbound objects (like us and a distant galaxy) grows. But because of the way the curvature of spacetime evolves it never starts pulling bound objects (like your body or the galaxy) apart. However, in a phantom energy universe you get a situation at a finite time where the expansion must pull apart bound objects. Both models feature increasing acceleration at large scales, but only the phantom energy model leads to infinitely rapid expansion even between arbitrarily close together points at finite time - the Big Rip. The underlying reason is that dark energy and phantom energy have different properties (specifically, different ranges of ratios between the pressure they exert and their densities), and there's relatively little you can say beyond that without going into details of maths.


The Big-Bang Theory notes for UPSC / Civil Services

Big bang theory is the modern theory in terms of the origin of earth. If you remember how nebular hypothesis is the early theory and in that we read about the formation of sun, stars, planets, asteroids etc, in Big Bang theory scientists decided – “let’s look at the larger picture, let’s find out how the universe came into existence” . So whenever you hear the word Big Bang, you must immediately recollect that it is about the expanding universe hypothesis. So basically it is an effort to explain what happened at the very beginning of our universe.

Many discoveries in astronomy and physics have shown beyond a reasonable doubt that our universe did in fact have a beginning. Prior to that moment there was nothing during and after that moment there was something that is our universe. The big bang theory is an effort to explain what happened during and after that moment.

So how did we come to this conclusion? In 1920, Edwin Hubble, provided evidence that the universe is expanding. Edwin Hubble is the same guy after whom the famous Hubble space telescope is named. He said, As time passes, galaxies move further and further apart.

There is an experiment associated with it. Take a balloon and mark some points on it to represent the galaxies. Now, if you start inflating the balloon, the points marked on the balloon will appear to be moving away from each other as the balloon expands. Similarly, the distance between the galaxies is also found to be increasing and thereby, the universe is considered to be expanding. But i want you to also notice this, besides the increase in the distances between the points on the balloon, the points themselves are expanding. But in reality the scientists had no real evidence about the expansion of galaxies, but they do believe that the distances between galaxies is increasing. Hence we can say that the balloon example is only partially correct.

The Big Bang Theory considers the following stages in the development of the universe. In the beginning, all matter forming the universe existed in one place in the form of a “tiny ball” that is singular atom with an unimaginably small volume, infinite temperature and infinite density. Well to be honest, Where did it come from? We don’t know. Why did it appear? We don’t know. It is thought to exist at the core of “black holes”. Black holes are areas of intense gravitational pressure. The pressure is thought to be so intense that finite matter is actually squashed into infinite density (it’s a mathematical concept which truly boggles the mind).

After that, this “tiny ball” exploded violently. This led to a huge expansion. The Universe that we know was born. Time, space and matter all began with the Big Bang. In a fraction of a second, the Universe grew from smaller than a single atom to bigger than a galaxy. And it kept on growing at a fantastic rate. It is still expanding today. It is now generally accepted that the event of big bang took place 13.7 billion years before the present. Now within the 1st second of the big bang some energy was converted in to matter and antimatter. These two opposite types of particles largely destroyed each other. But some matter survived. More stable particles called protons and neutrons started to form. Protons are positively charged and electrons are negatively charged particles.

Over the next three minutes, the temperature dropped below 1 billion degrees Celsius. It was now cool enough for the protons and neutrons to come together, basically attract to form hydrogen and helium nuclei.

After 300 000 years, the Universe had cooled to about 4000 degrees. Atomic nuclei could finally capture electrons to form a fully fledged atoms. Then the Universe became transparent and got filled with clouds of hydrogen and helium gas. So this is the story of the universe, otherwise known as the big bang theory.


Assista o vídeo: SE O UNIVERSO ESTÁ SE EXPANDINDO, NÓS TAMBÉM ESTAMOS? (Outubro 2021).