Ask @AstroUFABC:

Atualmente é possível fazer descobertas físicas puramente via teoria e matemática, assim como Einstein?

Vinícius Antunes de Proença
Boa tarde,
ainda é possível, sim. Em alguns campos é até inevitável, já que, nestes campos, não é possível cada cientista fazer e financiar seu próprio experimento. Muitas teorias atuais na Cosmologia são apenas criações mentais (até serem confirmadas ou refutadas por experimentos).
Mas, igual ao Einstein, é necessário conhecer os dados observacionais, assim como a teoria vigente e outras teorias propostas para conseguir formular uma nova teoria que faça sentido.
Abraço!

View more

Olá, professor. Gostaria de saber como vocês astrofísicos conseguem calcular a idade de uma estrela. Seria de grande ajuda. Obrigado desde já.

Boa noite,
boa pergunta!
De fato não é fácil.
A determinação da idade de uma estrela é feita comparando suas propriedades mensuráveis (basicamente, o espectro) com previsões de modelos estelares.
Estes modelos calculam a evolução de uma estrela a partir do colapso de uma nuvem de gás em função do tempo, usando as leis da física. Eles são muito sofisticados e computadores poderosos levam dias para calcular a evolução de uma estrela. Eles prevêem, entre outras grandezas, o espectro emitido pela estrela modelo para cada idade.
Aquele espectro modelo que bate melhor com o espectro medido da estrela dá a idade da estrela.
Abraço!

View more

5) (...) Sei que está errado, mas onde está meu erro? Muitíssimo obrigado!!

Boa noite!
Esta é bastante específica!
Chamamos de v a velocidade do carro em relação a você (em módulo), que também é sua velocidade em relação ao carro (então v = 100km/h; Aliás, isto é uma velocidade muito baixa para se perceber efeitos relativísticos). Seguindo a sua notação, o referencial sem linha (o de L e t) é o nosso, e o com linha (de L' e t'), o do carro.
O erro está no passo três: O X da ida do raio de luz não é igual ao X da volta. Chamamos eles de X_1 e X_2, e os tempos de percurso da ida e da volta, de t_1 e t_2. Obviamente, vale t_1 + t_2 = t.
Inicialmente, a luz e o capô estão na distância L. A luz viaja com velocidade c e o capô, com velocidade v. A luz alcança o capo quando percorreu L a mais que o capô, já que ela "correu atrás" do capô: c*t_1 = v*t_1 + L => t_1 = L/(c-v) e X_1 = c*t_1 - L = v*t_1 = vL/(c-v)
Agora, a luz e o porta-malas estão na distância L. A luz viaja com velocidade c e o porta-malas, com velocidade v, mas agora luz e porta-malas vão de encontro. A luz alcança o porta-malas quando os dois somados percorreceram L: c*t_2 + v*t_2 = L => t_2 = L/(c+v) e X_2 = L - c*t_2 = v*t_2 = vL/(c+v)
A luz percorre, então (sempre no nosso referencial): (L + X_1) + (L - X_2) = 2L + vL/(c-v) - vL/(c+v) = 2L + vL*(1/(c-v) - 1/(c+v)) = 2L + vL*((c+v)/(c-v)(c+v) - (c-v)/(c+v)(c-v)) = 2L(1 + v^2/(c^2-v^2)) > 2L.
Assim, L é menor que c*t/2 e pode ser menor que L', o que de fato é o caso, fazendo o cálculo até o final.
Espero que deu para entender. Fazer um passo a passo detalhado com explicações é bem mais fácil na louça.
Senão, fique a vontade para pedir mais detalhes
Abraço

View more

No efeito de Estilingue Gravitacional, utilizado pelas sondas, como que estas conseguem escapar da órbita do planeta, com uma velocidade maior, após adentrá-la?

Jamal Spollati
Boa noite,
boa pergunta!
Pela conservação da energia se esperaria, que a sonda teria a mesma velocidade depois da interação com o planeta, do que antes.
A sonda terá de fato a mesma velocidade, mas em relação ao planeta. Em relação ao Sol, as velocidades antes e depois da interação podem ser bem diferentes. Isto é bem ilustrado por um exemplo no site: http://alunosonline.uol.com.br/fisica/efeito-estilingue.html
Como fica a conservação da energia no referencial do Sol? Já que, neste sistema, a sonda ganhou energia cinética, esta foi tirada do planeta. O planeta é freiado um pouco e se aproxima um pouco do Sol. Felizmente, por um montante imperceptível, já que a massa do planeta é muito maior que a do planeta (Na interação, a mudança de velocidade de cada corpo, planeta e sonda, é inversamente proporcional à massa dele).
Espero ter ajudado, Senão, ou se surgiu outra dúvida, fique à vontade para fazer outra perunta.
Abraços,
Pieter

View more

Boa tarde! Gostaria de saber, porque a Terra e a Lua não se atraem gravitacionalmente a ponto de uma cair sobre a outra?

Bom dia,
boa pergunta!
A Lua se mantém na órbita em torno da Terra (melhor: Os dois se mantêm em órbitas em torno do centro de massa comum) pelo equilíbrio entre a inércia dela, querendo fazé-la viajar em linha reta, e a gravitação, tentando puxá-la rumo Terra. A curva resultante é justamente a sua órbita elíptica.
Já que os dois corpos se movimentam dentro do vácuo praticamente perfeito, eles conservam os seus energia e momento angular, e continuam nestas órbitas desde a sua formação (em primeira ordem*). Se houvesse alguma fricção, eles perderiam energia e momento angular e espiralariam para o centro de massa, onde se chocariam.
*Na verdade, há um pouco de transferência de momento angular entre os dois corpos por forças de maré, o que faz que as órbitas se alteram lentamente, mas não ao ponto de causar este choque (os dois corpos estão se afastando por uns 4 cm por ano).
Espero que consegui ajudar. Senão, fique à vontade para mandar outra pergunta.
Abraço

View more

Existe alguma explicação mais fundamental que nos diga porque o Universo em geral é coerente probabilisticamente? Por exemplo, calculamos a probabilidade de que todas as partículas de um gás ideal se concentrem num canto do recipiente, e é praticamente zero, e de fato não vemos isso acontecer.

Boa noite,
eu diria que a explicação é, que a teoria está, pelo menos, num bom caminho.
É fácil pensar numa teoria que prevê todas as partículas no mesmo canto, mas uma teoria destas não é apoiada pelas observações.
Abraço

View more

O conceito de tempo faz sentido? Mesmo que corra em ritmo diferente para referenciais inerciais distintos, como temos certeza que um sistema físico é periódico se não o comparamos a outro sistema físico periódico? Em outras palavras, a periodicidade é um conceito um pouco redundante a meu ver.

Boa noite,
para mim, o conceito de tempo faz sentido, sim, mesmo correndo em ritmo diferente para referenciais distintos. O que não existe, é o tempo absoluto que vale para todos os referenciais/observadores, mas para cada referencial o tempo é bem definido.
Também não entendi, por que a periodicidade seria um conceito redundante. O período de um fenômeno periódico é diferente em referencias diferentes, mas ele é periódico com um período bem definido em cada referencial mesmo assim. Dá para comparar os períodos de dois fenômenos periódicos num dado referencial sem problema.
Abraço

View more

Boa tarde, professor. Faz sentido medir a temperatura do vácuo? Afinal, não é uma medida estatística dos momentos das partículas? Sei que o vácuo perfeito não existe, mas se eu jogasse um copo de café quente no ISM, ele esfriaria? Obrigada!

Boa noite,
obrigado pela pergunta que toca num campo bastante bizarro da física, a teoria quântica de campos, que infelizmente não é meu forte.
Vou supor para esta resposta que o vácuo perfeito exista. Aliás, existem regiões no espaço que se aproximam melhor ao vácuo do que o ISM, i.e. as regiões entre as galáxias e os (super)aglomerados de galáxias, chamadas "voids" (vazios).
Na visão moderna, o vácuo não é simplesmente o "nada", mas o estado fundamental do espaço, isto é, o estado de mais baixa energia deste. Neste sentido, a sua temperatura deve ser zero Kelvin por definição. Senão, não seria o estado fundamental.
Numa visão popular, no vácuo se formam e aniquilam constantemente pares de partículas e suas anti-partículas, chamados partículas virtuais, fenômeno às vezes chamado "flutuação do vácuo". Faz sentido querer medir a temperatura destas partículas virtuais? Para isto teríamos que "medir" a energia cinética destas partículas. Afinal, a temperatura de um meio é uma medida para a energia cinética média das partículas. Infelizmente, isto é impossível, já que a incerteza intrínseca nesta energia é pelo menos tão grande quanto o seu próprio valor (sim, partículas virtuais podem ter energias negativas!). Se desse para determinar as suas energias, elas não seriam virtuais. A existência de partículas reais seria mais energética, e não se teria num vácuo. Um tratamento formal (que eu não entendo) faz recair na afirmação anterior: A temperatura do vácuo é nula (0 K) por definição. Senão, não seria o vácuo.
A pergunta sobre o copo de café quente já é mais fácil de responder. O copo esfriaria, sim. Não por condução térmica (esta realmente seria nula por falta de partículas com aquelas desse para trocar energia térmica), mas por emitir uma radiação eletromagnética chamada radiação de corpo negro.
Espero ter conseguido responder a pergunta apesar das minhas lacunas na teoria quântica de campos.
Abraço

View more

Olá Professor, no que se consiste o processo de "termalização dos fótons" no interior solar? Estava estudando sobre o Sol e não entendi muito bem esse conceito...

Boa noite,
termalização significa alcançar o equilíbrio térmico por interação.
Os fótons que são gerados na fusão nuclear no núcleo do Sol têm temperaturas muito mais altas, que as partículas (íons e elétrons) no interior do Sol. Por choques com as partículas, os fótons transferem energia para estas partículas até que tudo está em equlíbrio térmico, isto é, até que fótons, íons e elétrons têm a mesma temperatura.
Um fato interessante é que, com todos estes choques, os fótons levam uns 170 mil anos para chegar na superfície do Sol.
Espero que consegui ajudar. Se você quer saber mais detalhes, ou tem outras perguntas, fique à vontade para mandar outra pergunta.
Abraço

View more

Olá professor, tem uma matéria mais densa proxima do sol que estamos na orbita dela e não do sol??

Bom dia!
não há como negar que a Terra está em órbita em torno do Sol. Todas as observações feitas desde o começo da humanidade mostram isto.
Mas o Sistema Solar como um todo (o conjunto de Sol, planetas e corpos menores como luas, asteroides, cometas, etc.) está orbitando o Centro da nossa Galáxia, a Via Láctea, numa distância de cerca de 25 mil anos-luz. Uma "voltinha" demora da ordem 230 milhões de anos.
Além disso, não há nenhuma evidência de alguma massa alta que estaríamos orbitando. Não há, por exemplo, nenhum sinal de algum Buraco Negro próximo, ou algo do tipo.
Abraço!

View more

Olá, Professor. Sou totalmente leigo em astronomia, mas é um assunto que bastante me interessa. Li algumas publicações sobre matéria escura e me veio uma dúvida: é possível que uma quantidade consideravelmente grande dessa matéria exerça o mesmo papel de um buraco negro no centro de alguma galaxia?

Boa noite,
obrigado pela pergunta interssante.
Primeiro, eu devo deixar claro que Buracos Negros SÃO Matéria Escura. Elas são massas que não conseguimos ver, exatamente as propriedades de Matéria Escura.
Mas eu suponho que você está se referindo àquela Matéria Escura exótica, de natureza ainda desconhecida (provavelmente partículas elementares), que chamamos de Matéria Escura não-bariônica.
Na prática, "fazer o papel de um Buraco Negro" e ser um Buraco Negro são praticamente a mesma coisa. Material que está concentrado tão densamente ao ponto de mimicar um Buraco Negro logo colapsará para se tornar um Buraco Negro de verdade.
Então, a pergunta agora é: É possível que o Buraco Negro no centro de alguma galaxia consista por uma grande parte de Matéria Escura não-bariônica?
Pelas propriedades que a Matéria Escura não-bariônica parece ter, ela não consegue se concentrar em espaços muito pequenos, mas forma estruturas a grandes escalas.
Por isto é mais plausível a maior parte de um Buraco Negro ser feita de matéria "comum"*. Mas um pouco de matéria não-bariônica deve ter dentro também, aquela que estava lá quando o Buraco Negro se formou.
*De qualquer maneira, a matéria no interior de um Buraco Negro não é muito "comum". Ela é comprimida de maneira tão densa, que a nossa física ainda não consegue descrevé-la.
Espero que esta resposta ajudou. Senão, fique à vontade para mandar mais perguntas.
Abraço

View more

Olá professor. Vi a notícia da simulação de um buraco negro, feita pelo pesquisador Jeff Steinhauer, que era capaz de capturar ondas sonoras de velocidade supersônica. Eu não entendi muito bem como que esse buraco negro foi simulado. Se possível o senhor poderia me explicar como?

Boa noite!
O que o Jeff Steinhauer fez, foi criar dentro de uma nuvem de rubídio uma situação que é, para ondas de som, similar ao que acontece com ondas eletromagnéticas (luz, por exemplo) no Horizonte de Eventos de um Buraco Negro.
O Horizonte de Eventos de um Buraco Negro é a superfície, a partir daquela a luz não consegue mais escapar do Buraco Negro, o "ponto sem volta". Segundo a teoria de Hawking, uma radiação deve ser emitido neste Horizonte de Eventos chamada radiação Hawking.
O Steinhauer simulou esta situação para ondas de som no rubídio da seguinte maneira: Ele fez o gás passar por um tipo de corredeira, tal que ele supera a velocidade do som* em um dado lugar. A partir deste lugar, as ondas de som não conseguem mais se propagar contra a correnteza, igual como um nadador não consegue nadar contra a correnteza de um rio quando este flui mais rápido do que ele consegue nadar. Este lugar é, então, como um ponto sem volta, ou um "Horizonte de Eventos" para ondas de som. Na sua publicação, o Steinhauer afirma ter detectado ondas de som provindo deste lugar similares à radiação Hawking.
Espero que deu para entender esta explicação.
Senão, ou se tiver outras perguntas, não hesite em mandar mais uma pergunta.
Abraço
*PS Quanto à velocidade do som neste experimento: O cientista resfriou o irídio para uma temperatura muito próxima do zero absoluto, o que faz que o irídio entra num estado bizarro chamado condensado de Bose-Einstein. Neste estado, a velocidade do som é apenas metade de um milímetro por segundo, o que faz como que as ondas sonoras são mais fáceis de observar.

View more

Caro prof., boa noite! Mais uma dúvida: existe algum motivo fundamental para a constância da velocidade da luz? Sei que até hoje todos os experimentos confirmaram este que é um dos mais importantes princípios da relatividade, mas gostaria de saber se há alguma razão fundamental para este postulado.

André Juan
Boa noite, André Juan,
a velocidade da luz pode ser derivada da teoria do eletromagnetismo (a luz é uma onda eletromagnética). As leis que descrevem o comportamento dos campos elétrico e magnético são chamadas as Leis de Maxwell. Combinando as Leis de Maxwell de maneira esperta, elas levam a uma equação que prevê a existência das ondas eletromagnéticas, e que estas ondas se propagam com a velocidade da luz c, de 299 792 458 m/s.
Qual a ligação com a teoria da Relatividade?
Segundo a teoria que valia antes da Relatividade, a mecânica clássica ou newtoniana, as velocidades dependem do estado de movimento do observador. Exemplo: para alguém num trem em movimento, um livro que ele está lendo está parado, mas para alguém fora do trem, o livro está em movimento (junto com o trem). Analógicamente, se um raio de luz tem velocidade c para um observador, ele deveria ter uma velocidade diferente para um outro observador que está em movimento em relação ao primeiro observador. Por isto se achava que a luz se propaga com velocidade c apenas em um referencial destacado, chamado éter. Em consequência, as Leis de Maxwell e o eletromagnetismo também deveriam valer apenas naquele referencial. Eles deveriam ser modificados para outros referenciais (para observadores em movimento em relação ao éter).
Porém em 1887, dois físicos chamados Michelson e Morley mediram que a luz se propaga com velocidade c em QUALQUER referencial (isto é, para QUALQUER observador). A mecânica teve que ser modificada para uma forma, naquela as Leis de Maxwell estão válidos para qualquer referencial ou observador e, portanto, a velocidade da luz é igual a c para qualquer referencial ou observador. Esta mecânica modificada foi desenvolvida por Albert Einstein em 1905 e é chamada Relatividade Restrita. De 1905 até hoje, as previsões da Relatividade Restrita se confirmam muito bem em experimentos.
Em resumo posso responder a sua pergunta com: A constância da velocidade da luz é consequência do fato, que o eletromagnetismo de Maxwell vale para todos os observadores em todos os referenciais.
Espero que esta resposta ajudou.
Abraço!

View more

Se o universo surgiu a um tempo finito atrás e está em expansão, ele não deveria ter também um tamanho finito? Nesse caso, haveria bordas, paredes? Não poderíamos quebrá-las?

Boa tarde,
boa pergunta!
De fato, a parte do Universo que podemos observar é finita, justamente, por que a luz não pode ter vindo do infinito até nós em um tempo finito. Mas isto não impede que o Universo continue infinitamente além da parte que conseguimos observar. Neste caso, o Universo é infinito desde o começo. O que está expandido é a escala do espaço, por exemplo as distâncias entre as galáxias. Atualmente, as medidas indicam que a geometria do Universo é "plana" (euclidiana) em grandes escalas, o que sugere que ele realmente é infinito.
Há também teorias, segundo aquelas o Universo poderia ser curvo, similar à superfície de uma bola, mas com uma dimensão a mais (uma supérfície 3D de uma bola 4D). Neste caso, o Universo poderia ser finito, igual à superfície de uma bola. Mas mesmo assim ele não teria paredes ou bordas, igual como a superfície de uma bola não tem borda. E, como dito, os dados atualmente não favorecem estas teorias.
Espero ter ajudado. Infelizmente, estas coisas são um pouco difíceis de visualizar. Fique à vontado para fazer mais perguntas.
Abraço!

View more

Olá, gostaria de saber se teria algum livro que explica sobre o ciclo de uma estrela e afins, se tiver, qual seria?

Boa noite!
O livro mais indicado que me vem em mente é:
J. E. Horvath
Fundamentos da Evolução Estelar, Supernovas e Objetos Compactos
Editora Livraria da Física
Além disso, a maioria dos livros de astronomia geral têm pelo menos um capítulo sobre o assunto.
Espero ter ajudado.
Abraço

View more

Caro professor, boa noite! Gostaria de saber: fisicamente, por que apenas avançamos no tempo? Deixando a pergunta um pouco mais clara: Se o tempo é uma dimensão como as três outras espaciais, o que nos impossibilita de viajar livremente por ela?

Boa noite!
É uma pergunta muito interessante. Infelizmente, eu não tenho uma resposta melhor que "A natureza é assim".
O tempo é uma de quatro dimensões do Espaço-Tempo, mas ele não tem as mesmas propriedades que as outras três dimenções (espaciais). Viajando com altas velocidades ou aproximando-se de massas altas e densas, você pode até mudar a taxa, com aquela o tempo avança, fenômeno chamado Dilatação do Tempo, mas não consegue inverté-la.
Se fosse possível voltar no tempo, surgiriam um monte de possibilidades paradoxas, como impedir seu próprio nascimento, etc. Várias obras da Ficção Científica brincam com estas possibilidades.
As Relatividades Restrita e Geral (Einstein, 1905; 1915) descrevem a física do Espaço-Tempo, incluindo a Dilatação do Tempo e a impossibilidade de inverter o sentido do tempo. De 1905 até agora, a Relatividade foi corroborada em inúmeros experimentos.
Me desculpe por não ter uma resposta melhor!
Abraço

View more

Gostaria de entender melhor o conceito de Parsec, poderiam me ajudar por favor?

Boa noite!
O Parsec (símbolo pc) é uma unidade de distância, equivalendo a 3,08568×10^16 km, ou 3,26 Anos Luz.
A unidade é uma abreviação de "Per ARc SECond", ou seja, "Por segundo de arco", nome que dá uma dica sobre a origem da unidade.
Ela vem do método de medida de distância por paralaxe anual: Devido ao movimento da Terra em torno do Sol, uma estrela parece fazer um movimento elíptico no céu (em relação a estrelas e galáxias que são muito mais distantes). O semi-eixo maior desta elipse diminui com a distância da estrela até nós. Uma estrela que faz um movimento aparente com uma paralaxe de um segundo de arco no céu se encontra a um Parsec de distância, o que é aproximadamente a distância até as estrelas mais próximas.
Para estrelas mais distantes pode-se medir a distância da seguinte maneira: Medir a posição da estrela no céu durante um ano e determinar o semi-eixo maior da elipse que a estrela descreveu no céu durante este ano, ou seja, a paralaxe anual, em unidades de segundos de arco. A distância até a estrela será 1 Parsec divido por esta paralaxe, mais precisamente "por segundo de arco de paralaxe", o que explica o nome Parsec para esta unidade.
Infelizmente, as paralaxes das estrelas são muito pequenas, tal que dá para medí-las apenas para as estrelas mais próximas, na vizinhança solar. Para determinar distâncias até objetos astronômicas mais distantes (estrelas, nebulosas, galáxias, ...) é necessário usar outros métodos.
Para entender o conceito melhor é útil fazer um ilustração como é feito no site Wikipédia sobre o Parsec:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Parsec
O vídeo que a Michelle passou na aula 6 do projeto explica muito bem o conceito:
https://www.youtube.com/watch?v=MsyD6AEp114
Espero que deu para visualisar o método da paralaxe anual. Fique à vontade para fazer mais perguntas.
Abraço

View more

Nosso Grupo Local está fadado a se isolar eternamente, por conta da ação da Energia Escura?

Boa tarde,
sim, se as medições de massas e o modelo cosmológico mais aceito na atualidade, chamado Lambda-CDM* estiverem corretos, o Grupo Local se isolará no futuro. O Grupo Local faz parte do Super-Aglomerado de Virgo, mas este último não é gravitacionalmente ligado e se desfará. Há modelos que predizem que, no futuro mais distante ainda, tudo se desfará pela ação da Energia Escura: As galáxias, as estrelas e objetos compactos e finalmente, até as partículas elementares, processo batizado "Big Rip" (Em contraste ao "Big Bang").
*Lambda-CDM significa "Lambda Cold Dark Matter". É o modelo que começa com o Big Bang, seguido pela expansão do Universo, contendo Matéria ("comum" e Escura) e Energia Escura.
Espero ter ajudado. Fique à vontade para fazer mais perguntas.
Abraço

View more

Next