Astronomia

Qual é o volume do universo?

Qual é o volume do universo?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

É claro que não se sabe exatamente o quão grande é o universo, mas eu acho que o universo tem cerca de 100 bilhões de anos-luz de diâmetro. Mas se isso for verdade, você também pode fazer uma estimativa do volume do universo?


Os cosmologistas estimam a idade do universo em 13,8 bilhões de anos. Os objetos mais distantes que poderíamos observar teoricamente emitiam luz há muito tempo; a luz de objetos mais distantes ainda não nos alcançou. Devido à expansão do universo, esse horizonte está agora a cerca de 46 bilhões de anos-luz de distância. Se assumirmos uma expansão uniforme em todas as direções, podemos aproximar o universo observável como uma esfera daquele raio, consistente com o diâmetro que você ouviu. Calculei seu volume em cerca de $ 4 vezes 10 ^ {32} $ anos-luz cúbicos. A forma e o tamanho do ununiverso observável ninguém sabe.


Com base em seus comentários, acho que sua confusão vem de ter visto a imagem clássica em forma de bola de rugby do CMB. O CMB nós observar não é de todo o cosmos, mas apenas de um fino e completamente esférico casca centrada em nós, com um raio $ R_ mathrm {CMB} simeq45.6 , mathrm {Gly} $ (usando uma cosmologia Planck 2015). Assim como a concha da Terra pode ser projetada em uma figura em forma de rúgbi usando uma projeção de Mollweide, também pode a concha do CMB. Aqui está uma figura da Universe Adventure que pode ajudar a visualizar:

Embora nós (ainda) não possamos ver além do CMB, o Universo observável está totalmente fora do redshift $ z = infty $, enquanto o CMB vem de $ z simeq1100 $, mas a diferença não é grande; $ R_ mathrm {obs.Uni.} Simeq 47 , mathrm {Gly} $. Assim, o volume do Universo observável é $$ V = frac {4 pi} {3} R_ mathrm {obs.Uni.} ^ 3 = 435, ! 000 , mathrm {Gly} ^ 3. $$

O Universo total é provavelmente muito, muito maior e pode, de fato, ser facilmente infinito.


Presumo que você esteja falando sobre o universo visível, não o universo observável. Nesse caso, a distância móvel que poderíamos ver é de cerca de 45,7 bilhões de anos-luz. Mesmo que o universo tenha apenas 13,8 bilhões de anos, devido à expansão demorou mais do que isso para chegar até nós. Seria como subir uma escada rolante que vai descer versus subir escadas, vou chegar lá, mas só vai demorar muito mais. Uma distância COMOVING se relacionaria melhor com a pessoa na escada, ela considera a expansão, tornando os cálculos muito mais fáceis. Usando a distância móvel, descobrir seu volume é matemática simples, a menos, é claro, que você planeje calcular seu volume sem massa, apenas o espaço. Então, é claro, você teria que encontrar o volume de cada massa, subtrair e blá, blá e impossível, já que não conhecemos todos os objetos no universo visível. Usando V = 4 / 3πr ^ 3, V = aproximadamente 3,99795E + 32ly ^ 3. Ou 399 nonilhões de Ly ^ 3.

Agora imagine que a escada rolante em que você está começa a correr tão rápido quanto você, eventualmente mais rápido; Você nunca alcançará o topo; na verdade, você se afastará do topo apesar de correr em direção a ele. Isso é o que está acontecendo com nosso universo visível, está recuando lentamente mais rápido que a luz devido à expansão. Portanto, a luz continuará a viajar em nossa direção, mas nunca chegará até nós, uma vez que é emitida além de cerca de 4500 megaparsecs de distância, seu horizonte de eventos, às vezes chamado de horizonte de partículas. Sendo assim, o volume do universo visível está diminuindo constantemente.


O Universo é infinito e sempre foi. Sim, está se expandindo, mas o que isso significa quando existe em todos os lugares? Sim, pode parecer que explodiu de um ponto, mas esse "ponto" é um universo infinito em tamanho e sem borda. Não há como olhá-lo ou descrevê-lo "de fora".

Os diagramas que você costuma ver da história do Big Bang mostram um conceito pobre de expansão e são apenas enganosos. Eles implicam que uma visão externa é possível.

Veja a excelente resposta a uma pergunta semelhante aqui: https://physics.stackexchange.com/questions/136860/did-the-big-bang-happen-at-a-point


Qual é o volume do universo? - Astronomia

  • inglês
    • Видео DVD (27)
      • Средняя школа - Взрослые (26)
      • Старшая школа - Взрослые (0)
      • Дошкольники - Начальная школа (1)
      • Средняя школа - Взрослые (2)
      • Старшая школа - Взрослые (8)
      • Средняя школа - Взрослые (24)
      • Дошкольники - Начальная школа (7)
      • Книги (1)
      • Потоковые видео (4)
      • Электронные книги (0)

      Vistas históricas

      Não muito tempo atrás, as pessoas tinham uma concepção limitada da realidade. Há quinhentos anos, a maioria acreditava que a Terra era o único mundo. Mas com as novas descobertas, nossa imagem da realidade cresceu.

      Com o tempo, entendemos que outros planetas são mundos inteiros como a Terra. Um pouco mais tarde, descobrimos que as estrelas são sóis distantes. Somente nos últimos cem anos nossa concepção da realidade cresceu para incluir muitas galáxias, muitas Volumes Hubble, vários Big Bangse, mais recentemente, a ideia de muitos universos.

      A Terra é o único mundo (tempos antigos)

      Os gregos falavam de uma esfera celeste, o antigo testamento de um firmamento no céu - dosséis rígidos, seja uma esfera ou cúpula, que circundam a Terra e aos quais as estrelas estão fixadas.

      Antes de Newton, ninguém entendia que a gravidade atua universalmente. Em vez disso, a gravidade era vista como uma força que atraiu tudo para o centro do universo (onde a Terra estava centrada).

      Conseqüentemente, outros mundos eram impossíveis - não haveria força para mantê-los juntos.

      Embora cinco outros planetas fossem conhecidos pelos antigos, eles não eram considerados mundos. Eles eram vistos como entidades celestiais (ou Deuses) que se moviam através do pano de fundo das estrelas fixas. A palavra planeta é derivado deste fenômeno - & # 8216planetos& # 8216 sendo grego para andarilho.

      Nosso mundo é um de muitos planetas (1543)

      Quinhentos anos atrás, Copérnico desenvolveu um modelo de movimento planetário que presumia que a Terra e os planetas se moviam ao redor do sol. A Terra não era mais um mundo solitário, mas um entre cinco outros conhecidos na época: Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno.

      Mas as pessoas não conseguiam lidar com a expansão da realidade de um mundo para seis. A Igreja classificou a ideia como heresia e em 1616 obrigou Galileu a se retratar sob a ameaça de tortura e execução

      A ameaça não devia ser considerada levianamente. A Igreja tinha acabado de queimar Giordano Bruno na fogueira em 1600, em parte por causa de sua crença de que as estrelas são sóis distantes e que outros planetas podem abrigar vida própria.

      Nosso Sol é uma de muitas estrelas (1838)

      No modelo de Copérnico & # 8217, as estrelas permaneceram como objetos que adornavam a esfera celestial. A única diferença era que esta esfera agora envolvia o sistema solar em vez da Terra.

      TWINKLE, cintilação, estrelinha, Como eu me pergunto o que você é!

      Quando & # 8220Twinkle, Twinkle, Little Star & # 8221 foi publicado em 1806, não eram apenas as crianças que se perguntavam o que eram as estrelas. Foi um verdadeiro mistério para a ciência.

      Foi só em 1838 que Friedrich Bessel encontrou a primeira evidência de que as estrelas são sóis distantes ou, mais precisamente: que o nosso sol é uma estrela próxima. Ele usou um método simples para provar isso: paralaxe.

      Levante o dedo indicador e olhe para ele com um olho fechado. Em seguida, mude: feche um olho e abra o outro ainda olhando para o dedo. Conforme você vai e volta entre os olhos, seu dedo parece mudar em sua posição aparente. Isso é paralaxe, e a quantidade de deslocamento pode dizer a que distância seu dedo está de seus olhos.

      Bessel, em vez de usar a distância entre os olhos, usou a distância ao longo da órbita da Terra & # 8217s.

      Ele olhou para a posição aparente da mesma estrela com meio ano de diferença. Neste tempo, a Terra viaja 2 UA (cerca de 185 milhões de milhas) de onde estava seis meses antes. Isso forneceu distância suficiente para Bessel detectar um efeito de paralaxe para algumas das estrelas mais próximas. A partir da mudança, ele determinou a que distância essas estrelas estão.

      As distâncias que Bessel obteve com esse método eram enormes. Mesmo as estrelas mais próximas estavam a muitos trilhões de quilômetros de distância. Além disso, cada estrela estava a uma distância diferente. Isso acabou com a ideia de uma esfera celestial.

      Quando Bessel estimou a intensidade com que nosso sol apareceria nessas distâncias, ele o encontrou alinhado com o brilho das estrelas. Esta foi a primeira evidência de que um grande número de sistemas estelares preenche nossa realidade.

      Talvez cada estrela tivesse seus próprios planetas, como Bruno hipotetizou séculos antes. Nosso conceito de realidade cresceu.

      Nossa galáxia é um dos muitos universos da ilha (1920)

      No início do século 20, os telescópios permaneceram míopes em comparação com os de hoje.

      Os melhores telescópios só podiam ver estrelas nos próximos 10.000 anos-luz (cerca de 10% do caminho através da Via Láctea) - nossa visão restrita ao remanso local da galáxia.

      Não tínhamos ideia da existência de outras galáxias. Os cientistas pensaram que a Via Láctea constituía todo o universo.

      Quase um século se passou desde a descoberta de Bessel & # 8217s. Nossa imagem da realidade precisava de outro ajuste.

      Na época, havia um debate sobre o que esses nebulosa de braço espiral realmente eram.

      A maioria dos astrônomos considerou as nebulosas espirais como nuvens de gás. Seu nome & # 8216nebulosa& # 8216 é latim para nuvem.

      Alguns novatos aderiram a uma ideia marginal. Eles acreditavam que essas nuvens de gás constituíam uma & # 8216 inteiraUniversos da Ilha& # 8216 - vastas montagens de estrelas como a nossa Via Láctea.

      Em 1920, Edwin Hubble mediu o efeito Doppler na luz dessas & # 8216nuvens de gás & # 8217. Ele os encontrou fugindo de nós a velocidades tão grandes que não estavam gravitacionalmente ligados à nossa galáxia. Em outras palavras, se eles ainda não deixaram nossa galáxia, logo o fariam.

      Essa evidência mudou o debate em favor da Teoria do Universo das Ilhas, que hoje é apenas a ideia padrão de que há um grande número de galáxias.

      Hubble também descobriu que as galáxias se afastam umas das outras a velocidades proporcionais à sua distância. Este próprio espaço fortemente sugerido está se expandindo. Retrocedendo no tempo, tudo ficaria mais próximo.

      Essa descoberta preparou o terreno para o próximo debate em cosmologia.


      Conteúdo

      Filippenko é a única pessoa que foi membro do Supernova Cosmology Project e da High-z Supernova Search Team, que usou observações de supernovas extragalácticas Tipo Ia para descobrir o universo em aceleração e sua existência implícita de energia escura. A descoberta foi eleita o maior avanço científico de 1998 por Ciência revista [2] e resultou no Prêmio Nobel de Física de 2011 concedido aos líderes das duas equipes de projeto.

      Filippenko desenvolveu e opera o telescópio Katzman Automatic Imaging Telescope (KAIT), um telescópio totalmente robótico que conduz o Lick Observatory Supernova Search (LOSS). Durante os anos 1998-2008, foi de longe a busca mais bem-sucedida do mundo por supernovas relativamente próximas. [3]

      Sua pesquisa, concentrando-se na espectroscopia óptica, mostrou que muitas supernovas de colapso do núcleo resultam de estrelas massivas com envoltórios parcial ou altamente despojados, ajudaram a estabelecer a subclasse Tipo IIn caracterizada por ejeção interagindo com gás circunstelar, identificou observacionalmente os progenitores de algumas supernovas, revelou que muitas supernovas são bastante asféricas e mostraram que as supernovas do Tipo Ia exibem considerável heterogeneidade - crucial para o desenvolvimento de métodos para calibrá-las para determinações de distâncias precisas.

      O trabalho inicial de Filippenko mostrou que os núcleos da maioria das galáxias próximas e brilhantes exibem atividade fisicamente semelhante à dos quasares, impulsionados pelo acréscimo de gás em um buraco negro supermassivo. Ele também é membro da Equipe Nuker, que usa o Telescópio Espacial Hubble para examinar buracos negros supermassivos e determinar a relação entre a massa do buraco negro central de uma galáxia e a dispersão da velocidade. [4] [5] Em meia dúzia de estrelas binárias de raios-X, ele forneceu evidências dinâmicas convincentes para um buraco negro de massa estelar. Seu telescópio robótico (KAIT) fez algumas das primeiras medições dos resquícios ópticos de explosões de raios gama.

      O índice "incita" da Thompson-Reuters classificou Filippenko como o pesquisador mais citado em ciências espaciais no período de dez anos entre 1996 e 2006. [6]

      Filippenko é frequentemente apresentado na série History Channel O universo, bem como na série Como funciona o universo. No geral, ele participou de mais de 120 documentários científicos.

      Filippenko é o autor e professor de uma série de ensino de oito volumes em DVD chamada Compreendendo o Universo. [7] Organizado em três seções principais em dez unidades menores, esta série de 96 palestras de meia hora cobre o material de um curso de pesquisa de graduação para Uma introdução à astronomia (legenda da série). Seus outros cursos de vídeos são Buracos negros explicados [8] e Skywatching: Vendo e Entendendo as Maravilhas Cósmicas. [9]

      Com o coautor Jay M. Pasachoff, Filippenko também escreveu o premiado livro introdutório O Cosmos: Astronomia no Novo Milênio, agora em sua quinta edição (2019). [10],

      Filippenko recebeu o Prêmio Newton Lacy Pierce de Astronomia em 1992 e uma bolsa Guggenheim em 2000. Em 1997, a Sociedade Astronômica Canadense o convidou para dar a Palestra Prêmio Robert M. Petrie por suas contribuições significativas para a pesquisa astrofísica. Ele também foi convidado para dar a 42ª Palestra Memorial Oppenheimer em 2012. Ele foi reconhecido no Prêmio Gruber de Cosmologia 2007 por seu trabalho com o então bolsista de pós-doutorado da Miller Adam G. Riess e por suas contribuições altamente especializadas na medição do brilho aparente de supernovas distantes , que estabeleceu com precisão as distâncias que suportam a conclusão de uma expansão cada vez mais rápida do universo. [11] (Riess compartilhou o Prêmio Nobel de Física de 2011 pela descoberta.) [12] Filippenko foi eleito para a Academia de Ciências da Califórnia em 1999, [13] para a Academia Nacional de Ciências [14] em 2009 e para a Academia Americana of Arts and Sciences em 2015. [15] Em 2021 foi eleito Fellow da American Astronomical Society. Ele compartilhou o Prêmio Revelação de Física Fundamental de 2015 com Brian P. Schmidt, Adam Riess, Saul Perlmutter, a Equipe de Busca de Supernova High-Z e o Projeto de Cosmologia de Supernova.

      Além do reconhecimento por sua bolsa de estudos, ele recebeu inúmeras homenagens por seu ensino de graduação e alcance público, incluindo o Richtmyer Memorial Award 2007 concedido anualmente pela American Association of Physics Teachers e o Carl Sagan Prize for Science Popularization pelo Wonderfest em 2004. [ 16] Em 2006, Filippenko recebeu o prêmio de Professor Nacional do Ano dos EUA, patrocinado pela Fundação Carnegie para o Avanço do Ensino e administrado pelo Conselho para o Avanço e Apoio à Educação (CASE). [17] Ele também ganhou o prêmio Richard H. Emmons de 2010 por excelência no ensino de astronomia na faculdade, emitido pela Astronomical Society of the Pacific. [18] Seus prêmios de ensino na UC Berkeley incluem o Prêmio Donald S. Noyce de Excelência em Ensino de Graduação em Ciências Físicas [19] e o Prêmio de Ensino Distinto. [20] O corpo discente da UC Berkeley também o votou nove vezes como seu "Melhor Professor" no campus. [21]

      Ele serviu como presidente da Sociedade Astronômica do Pacífico, 2001-2003. [22] Em 1988, ele foi selecionado para o Prêmio Alumni Distinto da UC Santa Barbara, [23] e em 2017 ele recebeu o Prêmio Caltech Distinguished Alumni. [24]

      Em abril de 2015, Filippenko encaminhou uma mensagem de e-mail da U.C. Santa Cruz Professora Sandra Faber sobre a polêmica construção do Telescópio de Trinta Metros em Mauna Kea. Nessa mensagem, Faber afirmou que "O Telescópio de Trinta Metros está com problemas, atacado por uma horda de havaianos nativos que estão mentindo sobre o impacto do projeto na montanha e que estão ameaçando a segurança do pessoal do TMT. Oficiais do governo estão apoiando A legalidade do TMT para prosseguir, mas não está prendendo nenhum dos manifestantes que estão bloqueando a estrada. " [25]. Faber encorajou os astrônomos a ler mais sobre os protestos do TMT [26] e a assinar uma petição pró-TMT escrita por Mailani Neal, um estudante havaiano nativo do ensino médio. Filippenko encaminhou esse e-mail para um grupo de mais de 200 astrônomos na U.C. Lista de e-mail de astronomia de Berkeley, afirmando "De Sandy Faber (mas eu apoio o que ela diz)." Algumas pessoas dentro e fora da comunidade astronômica reagiram com choque e oposição aos e-mails, alegando falsas alegações de que o pessoal da TMT estava em perigo (o pessoal não foi autorizado a passar, com ameaças verbais e físicas potenciais para quem quisesse então), e a referência a uma "horda de havaianos nativos que estão mentindo". [27]

      Depois de se desculpar por um breve e-mail enviado de seu iPhone, Filippenko emitiu um comunicado mais longo. [28] Lá, ele parece se desculpar sinceramente por não editar a mensagem de Faber antes de encaminhá-la, explicando que ele esteve ocupado em uma reunião administrativa naquele momento e não leu cuidadosamente a mensagem dela. Ele reconhece explicitamente a linguagem "insensível e inflamatória" que foi usada na mensagem de Faber, dizendo que pretendia escrever "Eu apoio a petição" em vez de "Eu apoio o que [Faber] diz." A declaração de Filippenko também argumenta contra a posição anti-TMT de muitos nativos havaianos, alegando negociações de boa fé com as comunidades nativas havaianas e, de outra forma, justificando a localização do TMT por causa de alguma objeção dos nativos havaianos à profanação de um local sagrado para eles. Esses sentimentos também foram expressos por muitos outros. [29] A American Astronomical Society emitiu uma declaração reiterando sua posição formal anti-racista e notou a discordância sobre se o pedido de desculpas de Filippenko foi de fato "sincero e irrestrito". [30] Tanto Faber quanto Filippenko recusaram pedidos da mídia para comentar desde o incidente.

      Filippenko é casado com Noelle Filippenko e tem quatro filhos: Zoe, Simon, Caprielle e Orion. [31]


      O problema da luz das estrelas com o tempo de viagem

      aplicado a um Distância = 1 bilhão de anos-luz com a luz viajando no Velocidade de luz = 1 ano-luz por ano (por definição), então obtemos automaticamente um Tempo de viagem = 1 bilhão de anos para a luz da fonte distante. Então, como você reconcilia isso com apenas cerca de 6.000 anos disponíveis nas cronologias bíblicas?

      Várias abordagens foram adotadas por criacionistas, incluindo eu mesmo. Eles incluem uma velocidade da luz muito mais rápida no passado (Norman e Setterfield 1987), luz criada em trânsito (DeYoung 2010), um evento milagroso em vez de um processo físico (Faulkner 2013), modelos relativísticos de dilatação do tempo (Hartnett 2007, 2008, 2010, 2013b Humphreys 2007, 2008) e um modelo de convenção de tempo (Lisle 2010 Newton 2001). A maioria envolve uma criação madura no cosmos em graus maiores ou menores (DeYoung 2010 Faulkner 2013 Hartnett 2007, 2008, 2010, 2013b Humphreys 2007, 2008 Lisle 2010 Newton 2001 Norman e Setterfield 1987).

      Em minha opinião, tudo isso tem algum mérito, com exceção da hipótese de luz criada em trânsito (Norman e Setterfield 1987), que tem um problema fundamental com a verdade nas Escrituras (se estou entendendo corretamente) e o mais rápido hipótese da velocidade da luz (Hartnett 2011a, 2013a), que requer muitos “epiciclos” para se sustentar (Hartnett 2014a). Mas é encorajador ver que várias abordagens estão sendo desenvolvidas para resolver o problema bíblico criacionista do tempo de viagem à luz das estrelas. No entanto, acredito que também é importante que todas as abordagens sejam lógicas e razoáveis ​​no sentido de que sabemos que Deus não mente e tudo o que observamos no cosmos é a história real que ocorreu (Hartnett 2011b).


      O que você não está aprendendo sobre astronomia, Volume 1: Nosso sistema solar criado

      Você sabia que os melhores modelos evolucionários dizem que muitos dos planetas em nosso sistema solar não deveriam existir? Ainda assim, eles estão.

      Deus criou nosso sistema solar há menos de 10.000 anos, como diz a Bíblia? Ou ele se formou sozinho a partir de uma nuvem de gás há 4.600.000.000 anos, como afirmam os astrônomos seculares? Qual relato da história é verdadeiro?

      Descobertas recentes no espaço têm apoiado o relato bíblico. Cada planeta em nosso sistema solar desafia o modelo evolucionário de várias maneiras. Muitos dos planetas e luas parecem ser jovens, não têm bilhões de anos. Além disso, esses objetos mostram evidências de design, não processos aleatórios.

      Neste vídeo, você fará um tour pelo nosso magnífico sistema solar e explorará essas maravilhas do céu. Ao longo do caminho, você visitará cada um dos planetas e muitas de suas luas, por meio de mais de 230 fotografias e gráficos de tirar o fôlego da NASA e de outras fontes. Você verá como cada planeta testemunha de maneira única sobre seu Criador.


      O universo é realmente um fractal?

      Esta imagem mostra uma fatia da distribuição de matéria no Universo, conforme simulado pelo GiggleZ. [+] complemento para a pesquisa WiggleZ. Existem muitas estruturas cósmicas que parecem se repetir em escalas progressivamente menores, mas isso significa que o Universo é realmente um fractal?

      Greg Poole, Center for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University

      Se você der uma olhada nas estruturas que se formam no Universo, muitas das coisas que vemos em grandes escalas aparecem também em escalas menores. Os halos de matéria escura que se formam em torno das maiores estruturas limitadas que conhecemos parecem idênticos aos que se formam em torno de galáxias do tamanho da Via Láctea, bem como os minúsculos aglomerados de subestrutura que existem em torno de galáxias menores e no próprio espaço intergaláctico. Nas maiores escalas do Universo, a gravitação é a única força que importa. Em muitas circunstâncias, se você esperar o tempo suficiente, o colapso gravitacional produzirá estruturas idênticas, apenas aumentadas ou diminuídas em tamanho, dependendo do tamanho do seu sistema.

      A ideia de que, se você ampliar o suficiente, eventualmente encontrará uma estrutura que repete o padrão inicial que você viu em escalas maiores, é matematicamente realizada no conceito de um fractal. Quando padrões semelhantes surgem repetidamente em escalas cada vez menores, podemos analisá-los matematicamente e ver se eles têm as mesmas características estatísticas que as estruturas maiores, se tiverem, é de natureza fractal. Então, o próprio Universo é um fractal?

      A resposta parece ser quase, mas não exatamente. Aqui está a ciência por trás do motivo.

      O conjunto de Mandelbrot é um exemplo incrível de estrutura matemática com e semelhantes. [+] componentes quase auto-semelhantes a ele. É talvez o exemplo mais famoso de uma estrutura fractal.

      Wolfgangbeyer, usuário do Wikimedia Commons

      Matematicamente, a maioria de nós está acostumada com números reais: números que podem ser expressos em formato decimal, mesmo que esse decimal seja infinitamente longo e mesmo que nunca se repita. Mas existem mais números matematicamente do que apenas os reais, por exemplo, existem números complexos. Os números complexos têm uma parte real, mas também uma parte imaginária, que é um número real multiplicado por eu, que é definido como a raiz quadrada de -1. Eles incluem os números reais, mas nos levam além das limitações de trabalhar apenas com os números reais.

      O fractal mais famoso é o conjunto de Mandelbrot, que é ilustrado (no plano complexo, onde o eixo x é real e o eixo y é imaginário) no diagrama acima e no vídeo abaixo. A forma como o conjunto de Mandelbrot funciona é considerar todos os números complexos possíveis, n, e então você observa a seguinte sequência:

      Há apenas um outro planeta em nossa galáxia que poderia ser semelhante à Terra, dizem os cientistas

      29 Civilizações Alienígenas Inteligentes podem já ter nos localizado, dizem os cientistas

      Super Solstice Strawberry Moon: veja e transmita o maior, mais brilhante e melhor nascer da lua do verão esta semana

      e assim por diante. Cada novo termo é o termo anterior, ao quadrado, mais n. Se esta sequência não diverge, indo para o infinito positivo ou negativo, então o seu valor de n é um membro do conjunto Mandelbrot.

      A forma como o conjunto de Mandelbrot é visualizado é representando a fronteira entre o que está realmente no conjunto e o que está fora dele, com um código de cores mostrando a que distância algo está de ser um membro do conjunto. (Cores mais brilhantes estão mais perto de aparecer.) Como você pode ver, muitos dos padrões que emergem são intrincados e se repetem.

      Quando você vê uma pequena região que tem propriedades verdadeiramente idênticas a todo o conjunto, chamamos essas regiões de "semelhantes a si mesmas". Se algo tem quase as mesmas propriedades do conjunto maior, mas com diferenças sutis, ele exibe quase auto-similaridade, mas se a pequena região tem propriedades verdadeiramente idênticas a uma região maior, então exibe verdadeira auto-similaridade.

      No conjunto de Mandelbrot, você pode identificar muitas regiões que mostram quase auto-similaridade (que é mais comum) e verdadeira auto-similaridade (que é menos comum, mas ainda existe). Demonstramos matematicamente isso em escalas que abrangem centenas de ordens de magnitude, o que é muito maior do que as escalas físicas que nos levam das menores distâncias subatômicas a todo o Universo observável.

      As regiões de quase-auto-similaridade (topo) e auto-similaridade exata (parte inferior) podem ser encontradas. [+] onipresente dentro do Mandelbrot definido em uma variedade de níveis de zoom. O fato de que essas estruturas matemáticas se repetem já foi considerado como uma promessa explicativa para o nosso Universo, uma hipótese que agora está muito em dúvida.

      António Miguel de Campos (acima) Ishaan Gulrajani (abaixo)

      De uma perspectiva matemática, você pode ver claramente que se as mesmas regras e condições se aplicam a todas as escalas, então dependendo de quais são essas regras, você pode acabar com uma estrutura auto-semelhante ao Universo, onde o que também aparece em grandes escalas aparece em pequenas escalas. Essa foi uma questão de particular interesse no final do século 20, quando percebemos dois fatos em conjunto sobre o cosmos.

      1. O Universo, como um todo, parece ter uma grande quantidade de massa invisível e invisível: o que conhecemos hoje como matéria escura.
      2. A curvatura espacial geral do Universo é consistente com ser plana, o que significa que se você somar todas as formas de energia presentes no Universo, elas igualam a densidade crítica, determinando a taxa de expansão (entre outras coisas).

      Na física, astrofísica e cosmologia, sabemos que não podemos simular adequadamente o Universo inteiro com precisão arbitrária. O que podemos fazer, em vez disso, é fazer algumas suposições simplificadoras e, em seguida, simular o Universo com o melhor de nossas habilidades sob esse mesmo conjunto de suposições. Uma das coisas mais interessantes que começamos a fazer foi rodar simulações de matéria escura no Universo em uma variedade de escalas. Talvez surpreendentemente, todos eles produziram resultados praticamente idênticos.

      De acordo com modelos e simulações, todas as galáxias deveriam estar inseridas em halos de matéria escura, de quem. [+] densidades máximas nos centros galácticos. Em escalas de tempo longas o suficiente, de talvez um bilhão de anos, uma única partícula de matéria escura dos arredores do halo completará uma órbita. Os efeitos de gás, feedback, formação de estrelas, supernovas e radiação complicam este ambiente, tornando extremamente difícil extrair previsões universais de matéria escura, mas o maior problema pode ser que os centros cúspides previstos por simulações nada mais são do que artefatos numéricos.

      NASA, ESA E T. BROWN E J. TUMLINSON (STSCI)

      Quando você começa com um Universo uniformemente cheio de matéria escura, a mesma física gravitacional está sempre em jogo. Não importa o quão uniforme você o torne, sempre haverá pequenas imperfeições: um átomo ou molécula que não está perfeitamente distribuída, uma pequena força atrativa ou repulsiva em uma partícula subatômica, jitter quântico, etc. Assim que seu sistema não estiver perfeitamente uniforme por mais tempo - e uniformidade perfeita é instável sob as leis da gravidade - as regiões superdensas vão atrair preferencialmente mais matéria do que as regiões circundantes, enquanto as regiões subdensas vão preferencialmente ceder sua matéria às regiões vizinhas.

      Se você começar com apenas uma única aglomeração superdensa e permitir que ela evolua por tempo suficiente (de modo que cada partícula em sua simulação possa completar muitas órbitas completas de qualquer trajetória em que esteja), você obterá um grande halo de matéria escura : esferoidal, difuso e com sua maior densidade no centro.

      O que é notável é que, mesmo que você varie enormemente suas suposições, quase sempre obtém o mesmo perfil de densidade: ficando mais denso em uma taxa específica até um certo "raio de rotação", e então ficando mais denso em uma taxa mais lenta até chegar ao centro.

      Quatro perfis diferentes de densidade de matéria escura de simulações, juntamente com uma isotérmica (modelada). Perfil [+] (em vermelho) que melhor corresponde às observações, mas que as simulações não conseguem reproduzir. Observe que esses perfis de matéria escura ocorrem com as mesmas inclinações, mas diferentes raios de rotação em diferentes escalas cósmicas.

      R. Lehoucq, M. Cassé, J.-M. Casandjian, e I. Grenier, A & ampA, 11961 (2013)

      A ideia de um perfil universal para halos de matéria escura é uma das previsões mais interessantes em toda a auto-similaridade na cosmologia. O que precisamos fazer, no entanto, se quisermos ser mais precisos, é ir além de um único sistema isolado e simular o que está acontecendo em um cenário mais realista: matéria escura em um Universo que está se expandindo e preenchido com um variedade de sub-densidades e sobredensidades iniciais. Afinal, isso é consistente com o que sabemos e observamos sobre o Universo, e se vamos fazer suposições, podemos também presumir algo o mais próximo possível do Universo real.

      Então, rodamos nossas simulações cosmológicas, e o que encontramos é o seguinte:

      • nós produzimos uma grande teia cósmica,
      • onde pequenas escalas entram em colapso primeiro, assim que a gravidade tem tempo de enviar seu sinal influente de uma região superdensa para a matéria circundante,
      • onde escalas maiores colapsam posteriormente, com estrutura de escala menor sobreposta em cima dela,
      • e que, à medida que o tempo passa, escalas ainda maiores seguem o exemplo, dando origem a um Universo completamente semelhante.

      Nesse cenário, você obtém mini-halos dentro de halos regulares dentro de halos gigantes, todos conectados por filamentos que, com tempo suficiente e as propriedades corretas, irão produzir seus próprios halos, enquanto uma teia ainda maior se forma em escalas maiores.

      Este trecho de uma simulação de formação de estrutura, com a expansão do Universo em escala,. [+] representa bilhões de anos de crescimento gravitacional em um Universo rico em matéria escura. Observe que os filamentos e aglomerados ricos, que se formam na interseção dos filamentos, surgem principalmente devido à matéria escura, a matéria normal desempenha apenas um papel menor.

      Ralf Kähler e Tom Abel (KIPAC) / Oliver Hahn

      Pelo menos, é assim que funcionaria se habitássemos o que é conhecido como Universo de Einstein-de Sitter: onde a única coisa que compõe o Universo é a matéria, e temos matéria suficiente para atingir a densidade crítica, onde a quantidade de "coisas" equilibra exatamente a taxa de expansão inicial. Neste modelo de brinquedo do Universo, a força gravitacional de alcance infinito se propaga para fora à velocidade da luz (que é igual à velocidade da gravidade), e não há limite para o quão grande ou pequena uma escala pode chegar você ainda vai formar as mesmas estruturas.

      Mas nosso Universo difere fundamentalmente deste cenário de três maneiras importantes.

      1.) We don’t just have one type of matter, but two: normal and dark matter. While dark matter behaves in this self-similar fashion, normal matter is limited. It collides, forms bound structures, heats up, and even triggers nuclear fusion. Once you reach the small scales on which this occurs, self-similarity ends. The feedback interactions between the normal matter and the dark matter will alter the density profiles of the halos in ways that are not easy to figure out. In fact, this remains an open area of study in dark matter research today.

      The formation of cosmic structure, on both large scales and small scales, is highly dependent on how . [+] dark matter and normal matter interact. The distributions of normal matter (at left) and dark matter (at right) can affect one another, as things like star formation and feedback can affect the normal matter, which in turn exerts gravitational effects on the dark matter.

      Illustris Collaboration / Illustris Simulation

      2.) Matter is joined by radiation, an incredibly important component of the Universe. Radiation, because it has an energy that depends on its wavelength, was actually more important in the early Universe. When the Universe expands, it gets less dense the number of particles (normal matter, dark matter, and photons) remains the same, while the volume increases. But as the Universe expands, the wavelength of the radiation in it also redshifts, becoming lower in energy. The radiation was more important early on, and gets less important as time goes on.

      This means, for the first few hundred thousand years of the Universe (and especially in the first

      10,000 or so), the matter overdensities struggle to grow, as the radiation works to effectively wash them out. There’s a lower limit to the scales at which the Universe is self-similar even at early times: your smallest scale structures are going to have at least

      100,000 solar masses in them, which is approximately the masses of globular clusters and the smallest known dwarf galaxies. Below that, the only structures you get are formed from messy collisions and interactions between various normal matter-based structures.

      An illustration of clustering patterns due to Baryon Acoustic Oscillations, where the likelihood of . [+] finding a galaxy at a certain distance from any other galaxy is governed by the relationship between dark matter and normal matter, as well as the effects of normal matter as it interacts with radiation. As the Universe expands, this characteristic distance expands as well, allowing us to measure the Hubble constant, the dark matter density, and even the scalar spectral index. The results agree with the CMB data, and a Universe made up of

      25% dark matter, as opposed to 5% normal matter, with an expansion rate of around 68 km/s/Mpc.

      3.) Our Universe is also made extensively of dark energy, which dominates the energy content of the Universe today. If the Universe kept expanding while gravitating, and if the expansion itself wasn’t accelerating, there would be no upper limit to how large these cosmically self-similar structures could be. But because dark energy exists, it basically sets an upper limit to the size of these structures in the Universe: roughly a few billion light-years across.

      That might sound enormous, but in an observable Universe that extends for

      46 billion light-years in all directions, even a structure that was 10 billion light-years in all three dimensions — a value much larger than the largest known structure in the Universe, by the way — would occupy only

      1% of the volume of the Universe. We simply don’t have structures that large and never will.

      When you take all of this together, it helps us realize a true but perhaps counterintuitive fact about the Universe: on both the smallest and largest cosmic scales, the Universe is not fractal-like at all, and that only the intermediate scales have any chance at exhibiting fractal-like behavior.

      The cosmic web of dark matter and the large-scale structure it forms. Normal matter is present, but . [+] is only 1/6th of the total matter. Meanwhile, matter itself only composes about 2/3rds of the entire Universe, with dark energy making up the rest. The accelerated expansion suppresses extremely large-scale structure, as dark energy prevents gravitational collapse from occurring on extremely large cosmic scales.

      The Millenium Simulation, V. Springel et al.

      Still, this itself is a rich field of study. People have been working to measure the fractal dimension of the Universe for more than three decades now, attempting to decipher whether it can be well described by one simple fractal parameter or whether multiple ones are required. The nearby Universe is not a good place to measure this, as dark energy has already reared its head for the past 6 billion years.

      But if we look at objects that are at a redshift of

      2 or greater, we’re looking back in time to an era where dark energy was insignificant: the perfect laboratory for studying just what type of self-similar properties the Universe had. With a new generation of ground-based and space-based observatories coming online over the next few years, we’ll finally get the comparison between theory and observation that we’ve always wanted. The Universe isn’t a true fractal, but even in the realms where it’s only approximately a fractal, there are still some compelling cosmic lessons just waiting to be learned.


      What is the volume of the universe? - Astronomia

      Carl Sagan once noted that there is only one generation that gets to see things for the first time. We are in the midst of such a time right now, standing on the threshold of discovery in the young and remarkable field of X-ray astronomy. In The Restless Universe , astronomer Eric Schlegel offers readers an informative survey of this cutting-edge science. Two major space observatories launched in the last few years--NASA's Chandra and the European Newton --are now orbiting the Earth, sending back a gold mine of data on the X-ray universe. Schlegel, who has worked on the Chandra project for seven years, describes the building and launching of this space-based X-ray observatory. But the book goes far beyond the story of Chandra . What Schlegel provides here is the background a nonscientist would need to grasp the present and follow the future of X-ray astronomy. He looks at the relatively brief history of the field, the hardware used to detect X-rays, the satellites--past, present, and future--that have been or will be flown to collect the data, the way astronomers interpret this data, and, perhaps most important, the insights we have already learned as well as speculations about what we may soon discover. And throughout the book, Schlegel conveys the excitement of looking at the universe from the perspective brought by these new observatories and the sharper view they deliver. Drawing on observations obtained from Chandra, Newton , and previous X-ray observatories, The Restless Universe gives a first look at an exciting field which significantly enriches our understanding of the universe.


      The Manga Guide to the Universe

      Join Kanna, Kanta, Yamane, and Gloria in The Manga Guide to the Universe as they explore our solar system, the Milky Way, and faraway galaxies in search of the universe’s greatest mysteries: dark matter, cosmic expansion, and the Big Bang itself.

      As you rocket across the night sky, you’ll become acquainted with modern astronomy and astrophysics, as well as the classical discoveries and theories on which they’re built. You’ll even learn why some scientists believe finding extraterrestrial life is inevitable!

      • Discoveries made by Copernicus, Galileo, Kepler, Hubble, and other seminal astronomers
      • Theories of the universe’s origins, evolution, and geometry
      • The ways you can measure and observe heavenly bodies with different telescopes, and how astronomers calculate distances in space
      • Stellar classifications and how the temperature, size, and magnitude of a star are related
      • Cosmic background radiation, what the WMAP satellite discovered, and scientists’ predictions for the future of the universe

      So dust off your flight suit and take a fantastic voyage through the cosmos in The Manga Guide to the Universe.

      Kenji Ishikawa is a scientific and technical journalist. He was born in Tokyo in 1958. After graduating from the Faculty of Science at the Tokyo University of Science, he worked as a journalist and later as a freelance editor and writer. Besides writing novels and various columns, he has written technical commentaries for general readers and conducted numerous interviews with leading engineers and researchers.

      Prefácio
      Prólogo: A Tale that Begins on the Moon
      Chapter 1: Is Earth the Center of the Universe?
      Chapter 2: From the Solar System to the Milky Way
      Chapter 3: The Universe Was Born with a Big Bang
      Chapter 4: What Is It Like at the Edge of the Universe?
      Chapter 5: Our Ever-Expanding Universe
      Índice

      View the detailed Table of Contents (PDF)
      View the Index (PDF)

      "The series is consistently good. A great way to introduce kids to the wonder and vastness of the cosmos."
      Jennifer Ouellette, Discovery News (Read More)

      "How this fiction and the science of astronomy are interwoven is the genius of this presentation. The series consistently does this juggling act well, in each instance giving readers the equivalent of team teaching."
      Francisca Goldsmith, School Library Journal (Read More)

      "Can you really learn relativity from a comic book?" pergunta Alan Boyle, Science Editor of NBC News (Read More).

      "The Manga Guide to the Universe does an excellent job of addressing some of the biggest science questions out there, exploring both the history of cosmology and the main riddles that still challenge physicists today."
      About.com (Read More)

      "The latest volume in the Manga Guide series tackles the biggest subject yet. The result is the best Manga Guide so far."
      Comics Worth Reading (Read More)

      "Of all the books in the Manga Guide series, this one has to be my favorite."
      AstroNerdBoy's Anime & Manga Blog (Read More)

      "The very best of the manga guide series so far!"
      Anime Ativo (Read More)

      "One of the best yet in the series (which is saying a lot)."
      SeattlePi (Read More)

      "All teachers should be aware of this series of books, and if it's their subject, they should keep a couple copies to lend out (or make it required reading). It's that helpful!"
      Sequential Tart (Read More)

      "The universe is a fascinating place, that inspires awe and wonder. And while The Manga Guide to the Universe does its best to explain it all, it never loses that wonder."
      Manga Xanadu (Read More)

      "You don't have to be a media-distracted, reading-resistant kid to enjoy, be challenged by, and learn from The Manga Guide to the Universe. Books like this can reach, teach and entertain students and casual readers of almost all ages."
      Books, Books & More (New) Books (Read More)

      Page 90
      In the final sentence of the last paragraph, "(-382°F, or -280°C)" should read "(-382°F, or -230°C)".

      Page 122
      In the final sentence of the last paragraph, "nearly 12.88 million light-years from Earth" should read "nearly 12.88 billion light-years from Earth."


      Energia escura

      Nossos editores irão revisar o que você enviou e determinar se o artigo deve ser revisado.

      energia escura, repulsive force that is the dominant component (69.4 percent) of the universe. The remaining portion of the universe consists of ordinary matter and dark matter. Dark energy, in contrast to both forms of matter, is relatively uniform in time and space and is gravitationally repulsive, not attractive, within the volume it occupies. The nature of dark energy is still not well understood.

      A kind of cosmic repulsive force was first hypothesized by Albert Einstein in 1917 and was represented by a term, the “ cosmological constant,” that Einstein reluctantly introduced into his theory of general relativity in order to counteract the attractive force of gravity and account for a universe that was assumed to be static (neither expanding nor contracting). After the discovery in the 1920s by American astronomer Edwin Hubble that the universe is not static but is in fact expanding, Einstein referred to the addition of this constant as his “greatest blunder.” However, the measured amount of matter in the mass-energy budget of the universe was improbably low, and thus some unknown “missing component,” much like the cosmological constant, was required to make up the deficit. Direct evidence for the existence of this component, which was dubbed dark energy, was first presented in 1998.

      Dark energy is detected by its effect on the rate at which the universe expands and its effect on the rate at which large-scale structures such as galaxies and clusters of galaxies form through gravitational instabilities. The measurement of the expansion rate requires the use of telescopes to measure the distance (or light travel time) of objects seen at different size scales (or redshifts) in the history of the universe. These efforts are generally limited by the difficulty in accurately measuring astronomical distances. Since dark energy works against gravity, more dark energy accelerates the universe’s expansion and retards the formation of large-scale structure. One technique for measuring the expansion rate is to observe the apparent brightness of objects of known luminosity like Type Ia supernovas. Dark energy was discovered in 1998 with this method by two international teams that included American astronomers Adam Riess (the author of this article) and Saul Perlmutter and Australian astronomer Brian Schmidt. The two teams used eight telescopes including those of the Keck Observatory and the MMT Observatory. Type Ia supernovas that exploded when the universe was only two-thirds of its present size were fainter and thus farther away than they would be in a universe without dark energy. This implied the expansion rate of the universe is faster now than it was in the past, a result of the current dominance of dark energy. (Dark energy was negligible in the early universe.)

      Studying the effect of dark energy on large-scale structure involves measuring subtle distortions in the shapes of galaxies arising from the bending of space by intervening matter, a phenomenon known as “ weak lensing.” At some point in the last few billion years, dark energy became dominant in the universe and thus prevented more galaxies and clusters of galaxies from forming. This change in the structure of the universe is revealed by weak lensing. Another measure comes from counting the number of clusters of galaxies in the universe to measure the volume of space and the rate at which that volume is increasing. The goals of most observational studies of dark energy are to measure its equation of state (the ratio of its pressure to its energy density), variations in its properties, and the degree to which dark energy provides a complete description of gravitational physics.

      In cosmological theory, dark energy is a general class of components in the stress-energy tensor of the field equations in Einstein’s theory of general relativity. In this theory, there is a direct correspondence between the matter-energy of the universe (expressed in the tensor) and the shape of space-time. Both the matter (or energy) density (a positive quantity) and the internal pressure contribute to a component’s gravitational field. While familiar components of the stress-energy tensor such as matter and radiation provide attractive gravity by bending space-time, dark energy causes repulsive gravity through negative internal pressure. If the ratio of the pressure to the energy density is less than −1/3, a possibility for a component with negative pressure, that component will be gravitationally self-repulsive. If such a component dominates the universe, it will accelerate the universe’s expansion.


      Assista o vídeo: Sound of the Universe - Sleeping Relaxing Meditate Studying - Universe Sound Relax (Novembro 2022).