teoria do big bang
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
FQ A – 10º ano
Escola Secundária Francisco de Holanda
Universo
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
Teoria do Big Bang
• Para tentar explicar de onde e como apareceu o
Universo, os cientistas foram formulando teorias
a partir de evidências experimentais.
• Ao longo do século XX foram formuladas e
reformuladas teorias. Nenhuma das teorias é
ainda de aceitação universal, por não
conseguirem explicar todos os factos
conhecidos.
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
• A teoria, mais aceite neste momento, para a origem do Universo é a teoria do Big Bang (Grande Explosão), segundo a qual O Universo foi formado há cerca de 15 mil milhões de anos com uma grande explosão, o Big Bang.
Teoria do Big Bang
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
• Os cientistas ao observar galáxias muito distantes, verificam que estas se afastam de nós a velocidades que são tanto maiores quanto mais distantes estão.
• O Universo está em expansão.
• Houve um instante no passado em que tudo estava concentrado num ponto.
Teoria do Big Bang
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
• tempo = 0s, BIG BANG, Temperatura = ∞
– O Universo inicialmente estava todo
concentrado num só ponto (“Singularidade)
de densidade e temperatura elevadíssimas
- estado primordial, a partir do qual o
Universo terá entrado em expansão
explosiva.
Teoria do Big Bang
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
– Há cerca de 15 mil milhões de anos, com o
Big Bang, nascem o espaço e o tempo.
– O Big Bang não foi uma explosão no espaço
mas sim uma explosão do espaço!
– O próprio espaço criou-se no Big Bang – não
havia qualquer espaço antes do Big Bang.
Teoria do Big Bang
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
• O Universo inicialmente muito quente e denso, foi
arrefecendo e expandindo-se, e enquanto isto acontecia,
a matéria foi-se organizando em estruturas cada vez mais
complexas.
O Universo encontra-se em expansão desde então, como
consequência dessa gigantesca explosão.
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
A temperatura foi sempre diminuindo e formaram-se novas
estruturas, os neutrões e os protões, depois os núcleos atómicos,
seguidamente os átomos e depois as estrelas…
Evolução do Universo ao longo do tempo
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
• Num Universo muito quente existiam apenas radiação eletromagnética (fotões) e partículas elementares como, por exemplo, eletrões, quarks e neutrinos (partículas sem carga e praticamente sem massa).
• Permanente interconversão entre partículas (matéria) e energia.
t = 10-6 s (0,000001s) (1μs -1microsegundo) –
Temperatura>1012K (1000 000 000 000 K)
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
• Não havia átomos, nem sequer os componentes do seu
núcleo (protões e neutrões), pois as altíssimas temperaturas
impossibilitavam que estes se juntassem.
• No entanto, o Universo continuava a expandir-se e a
arrefecer…
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
• A descida da
temperatura resultante
da expansão do
Universo permitiu que os
quarks se juntassem
uns aos outros em
grupos de três,
formando os primeiros
protões e de neutrões.
t = 10-4s (0,0001s); T=1012 K(1 bilião K =1000 000 000 000 K)
Formação dos protões e neutrões (os nucleões)
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tempo = 3 minutos; Temperatura =109 K (1000 000 000 K)
Formação de Núcleos
• Quando o Universo arrefeceu mais, ao fim de três minutos, os protões e os neutrões começam a associar-se, através de reações nucleares, para formar os primeiros núcleos atómicos, dos átomos mais leves: deutério e trítio e hélio– núcleossíntese primordial.
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t = 300 000 anos e T = 4000 K
Formação de átomos
• O nascimento do primeiro átomo ocorreu 300 mil anos após o Big Bang.
Os núcleos
juntaram-se
aos eletrões
formando os
primeiros
átomos.
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
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Formação dos primeiros átomos
• Só 300 mil anos depois do Big Bang é que a
temperatura do Universo baixou permitindo que
os núcleos atómicos (núcleos de hidrogénio,
deutério, trítio e hélio), capturassem eletrões,
até então livres, e se formassem os primeiros
átomos estáveis, de hidrogénio-1, deutério,
hélio-3 e hélio-4.
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
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Os primeiros átomos
• Os átomos de hidrogénio e hélio vaguearam
por milhões de anos no Universo.
• O Universo continuava a expandir-se e a
arrefecer…
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t›109anos (mil milhões de anos)
Formação de estrelas e galáxias
• Com o arrefecimento progressivo do Universo, a matéria foi-se organizando em estruturas mais complexas.
• As primeiras estrelas formaram-se um milhão de anos após o Big Bang.
• Foram necessários muitos mais milhões de anos para se formarem as galáxias e os enxames.
• Só cerca de mil milhões de anos após o Big Bang surgem as nebulosas (nuvens de gases e poeiras), as galáxias, os enxames de galáxias e as demais estruturas do Universo, que se encontram em permanente evolução.
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
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O Big Bang existiu mesmo?
• Quando foi proposta a teoria do Big Bang previa que o Universo estivesse em expansão.
– Este facto foi verificado por Edwing Hubble em 1929,
as suas observações de puseram em evidência o afastamento das galáxias.
• Esta teoria previa que os elementos mais abundantes no Universo fossem o Hidrogénio e o Hélio, o que se verifica também.
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
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• A teoria do Big Bang defende que o Universo primordial era um lugar muito quente e conforme ele se foi expandindo o gás no interior foi arrefecendo.
• Por esta razão o Universo devia estar cheio de radiação que são os “restos” de calor inicial do Big Bang.
• Então, a teoria previa que houvesse uma radiação cósmica de fundo, devido à energia libertada na grande explosão (Big Bang).
• Com a expansão do Universo e a diminuição da temperatura essa radiação foi-se tornando muito menos energética, e chegou até nós como radiação de microondas.
• Esta radiação cósmica de fundo foi descoberta em 1964 e os autores da descoberta foram galardoados como prémio Nobel da Física.
O Big Bang existiu mesmo?
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Provas que favorecem a teoria do Big Bang
• Expansão do Universo
• Radiação cósmica de microondas
• Abundância de elementos químicos
leves no Universo (Hidrogénio e Hélio)
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Satélites que estudam a luz emitida pelas
estrelas
• Astrónomos que estão a
observar galáxias
distantes com o satélite
HST podem vê-las como
elas eram apenas poucos
biliões de anos após o Big
Bang.
Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
• A teoria do Big Bang é a teoria sobre a
origem do Universo com mais sucesso,
mas está incompleta.
– Por que ocorreu o Big Bang?
– Como ocorreu?
– O que deu origem ao Big Bang?
– Qual o destino do Universo?
Limitações da Teoria do Big Bang
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
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Será o modelo da teoria do Big Bang o único modelo
consistente com as evidências apresentadas?
• Não, este modelo é apenas o mais aceite
actualmente.
• Os cientistas consideram a expansão do
Universo uma consequência do Big Bang.
• No entanto há outras teorias que tentam
explicar a expansão do Universo.
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
Como evoluirá o Universo?
• Actualmente não existem teorias
alternativas ao Big Bang que sejam
credíveis, mas existem várias hipóteses
sobre o futuro do Universo.
• A forma como o Universo irá evoluir
dependerá da sua densidade.
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
TEORIA DA EXPANSÃO PERMANENTE
Esta teoria defende que as galáxias se afastam
continuamente uma as outras e que o Universo expandir-
se-á para sempre.
Esta hipótese é corroborada por observações astronómicas recentes.
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Isabel Duarte
TEORIA DO UNIVERSO OSCILANTE OU
PULSÁTIL
Segundo esta teoria, depois de uma expansão do Universo seguir-se-á uma
contracção, passando as galáxias a aproximar-se. Haverá uma contracção do
Universo, um esmagamento - Big Crunch, a que se seguirá um novo Big Bang
Big Crunch seguido
de novo Big Bang
Big Crunch seguido de
novo Big Bang
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Isabel Duarte
TEORIA DO ESTADO ESTACIONÁRIO
Esta teoria rejeita a teoria do Big Bang e defende que a expansão do
Universo é um facto porque se cria constantemente nova matéria.
Segundo esta teoria, enquanto as galáxias se afastam umas das outras,
formam-se novas galáxias no espaço entre elas a partir de nova matéria
em formação contínua.
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Isabel Duarte
Teoria do Big Bang
• As últimas descobertas feitas pelos
astrofísicos confirmam a teoria do Big
Bang.
• No entanto, esta teoria terá de ser
aperfeiçoada e completada para dar
resposta às questões que não consegue
ainda explicar.
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Evolução do Universo
Nasce o espaço e o tempo
BIG BANG
Radiação eletromagnética
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Módulo 1 - Das estrelas ao átomo
Isabel Duarte
SIMÕES, T. S.; QUEIRÓS, M. A. e SIMÕES, M. O., Química em Contexto, Física e
Química A - Química 10º ano, 1ª edição, Porto Editora, Porto, 2009.
PAIVA, J. [et al].; Física e Química A – Química 10º ano, 1ª edição, Lisboa, Texto
Editora, 2007.
RAMOS, T. S.; CASANOVA, A.; SILVA, A., Guia de Estudo Física e Química A -
Química 10º ano, Porto, Porto Editora, 2007.
http://paginas.fe.up.pt/~mam/unidades2003.pdf
http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CFQ/Arquitectura_Universo/Arquitectura_Univers
o.html
http://www.fq.ciberprof.com/pdf/Arquitectura%20do%20UniversoMP07_parte%202.p
df
Referências Bibliográficas
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