A Física do Big BangA Física do Big Bang

Carlos.Martins@astro.up.ptCarlos.Martins@astro.up.pt

- Princípio Cosmológico- Relatividade Geral- Gás de Maxwell

Os 3 Pilares Teóricos do Big Bang

A Sinfonia Cósmica(Harmonice Mundi)

Pizzicato? Mais dimensões? Variação das constantes fundamentais?Supercordas? Gravitação modificada?

Presto Energia do vácuo Flutuações primordiais de densidade(Inflação) Ondas gravitacionais

Allegro Termalização Matéria escura?

Andante Radiação Nucleossíntese primordial

Largo Matéria Fundo de radiação, galáxias, enxames

Da capo? Energia do vácuo? Aceleração do universo?Inflação? Energia escura?

Expansão do Universo (Lei de Hubble)Abundância Primordial dos Elementos Leves

75% Hidrogénio24% Hélio1% Outros

Radiação Cósmica de Fundo

Condições Iniciais do UniversoOrigem das Flutuações Primordiais?Composição do Universo?Origem do Universo?

Os 3 Pilares Observacionais do Big Bang

Onde Ocorreu o Big Bang?

O Big Bang foi uma explosão num dado local de um espaço previamente vazio. A diferença de pressão entre o centro e a periferia foi a causa da expansão subsequente.

Espaço e tempo surgiram nesse instante. Não foi uma explosão (não há diferenças de pressão), e ocorreu em toda a parte. O Universo era (e ainda é, em larga escala) homogéneo e isotrópico. A expansão do Universo é uma expansão do próprio espaço.

Qual é o Tamanho do Universo (Visível)?

A idade do Universo é 13.8 mil milhões de anos. Um fotão que tenha sido emitido imediatamente após o Big Bang e que acaba de chegar até nós viajou portanto 13.8 mil milhões de anos-luz.

Uma vez que o espaço se expande durante o percurso do fotão, quando nos atinge já percorreu uma distância maior – de facto, mais de 3 vezes maior.

Os Objectos Astrofísicos Expandem-se?

Sim, a expansão faz o Universo e tudo que contém crescer. Por exemplo, num enxame de galáxias, o tamanho de cada uma aumenta, tal como a distância entre elas.

Não. O Universo expande-se, mas os objectos coerentes (estabilizados pela força gravitacional) não são afectados pela expansão.

“What is now proved was once only imagined."(William Blake)

Os Suspeitos do Costume

MATÉRIA BARIÓNICA NORMAL

MACHOS? Sob a forma de anãs*brancas e castanhas, estrelas de neutrões, buracos negros, ...

Um peão no jogo cósmico, que se limita a seguir a matéria escura fria.

Pensa que é uma forma de vida complexa, mas na realidade é apenas um pouco de hidrogénio.

*estrelas inercialmente desfavorecidas

Os Suspeitos do Costume

MATÉRIA ESCURA FRIA*

WIMPS? Axiões? Neutralinos? Vortões? Cycloops?

Gosta de se agregar, mas nunca foi detectado directamente.

O seu plano malévolo consiste em fazer o universo re-colapsar.

*o oposto da matéria escura quente

Os Suspeitos do Costume

ENERGIA ESCURA

Comportamento gravitational muitosemelhante ao de uma constantecosmológica (energia do vácuo). Quintessência? K-essência? Energia presente no bulk ou outras branas?Defeitos topológicos frustrados?

Nunca se agrega.

O seu plano malévolo consiste em fazer o universo explodir.

A Insustentável Leveza do Vácuo

Dados observacionais recentes indicam que a densidade deenergia do vácuo e não-nula, mas é aproximadamente

10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

vezes mais pequena do que previsto pela física de partículas!

Armazones

Paranal

The EuropeanExtremely Large Telescope

“The most beautiful thing we can experience is the mysterious. It is the source of all true art and all science. He to whom this emotion is a stranger, who can no longer pause to wonder

and stand rapt in awe, is as good as dead: his eyes are closed.” (Albert Einstein, 1879-1955)