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Exercícios sobre

Galáxias e Cosmologia

Quais os três principais tipos de galáxias que existem, de acordo com sua morfologia?
Qual a diferença entre galáxias elípticas e espirais quanto a:
1. forma
2. quantidade de gás e poeira
3. população estelar
Quais são as principais diferenças entre uma galáxia Sa e uma Sc? E entre uma Sa e uma SBa? E entre uma E1 e uma E7?
Classifique as seguintes galáxias segundo o tipo de Hubble:
1. Uma galáxia que tem aparência caótica e assimétrica.
2. Uma galáxia com forma elíptica cujo eixo maior é o dobro do eixo menor.
3. Uma galáxia com braços espirais muito enrolados e um bojo grande.
Sabendo que a distância do Sol ao centro da Galáxia (Via Láctea) é 8,5 kpc), e a velocidade com que ele se move é 220 km/s,
1. Qual é a duração do ``ano galáctico''?
2. Qual a massa da Galáxia interna à órbita do Sol?
3. Supondo que o Galáxia tenha uma idade de 12 bilhões de anos, quantas voltas o Sol já deu em torno do centro galáctico?
  
  R: a) 240 milhões de anos; b) 9 ×10¹⁰ M_sol; c) 50
Um aglomerado globular está em órbita elíptica (e=0.9) em torno do centro galáctico, tal que a distância apogaláctica (maior afastamento do centro) é 40 kpc.
1. Qual é a distância perigaláctica (mínimo afastamento do centro)?
2. Quanto tempo este aglomerado vai levar para completar sua órbita? (Assuma que a massa da Galáxia interna à órbita do aglomerado é 10¹¹ M_sol.)
R: a) 2,105 kpc; b) 900 milhões de anos.
Suponha que a curva de rotação de uma galáxia é achatada a partir de uma certa distância galactocêntrica R, e suponha que a galáxia tem simetria esférica perfeita. Devido à simetria esférica, resulta que somente a parte da galáxia interior a r contribui para a aceleração gravitacional de uma estrela ou nuvem de gás a uma distância r do centro.
1. Se a massa da galáxia, expressa em massas solares, interior a r, é M, e se a distância é expressa em unidades astronômicas, e o tempo em anos, qual é o período da estrela ou nuvem de gás em órbita circular a uma distância r do centro?
2. Qual é a velocidade da estrela, ou nuvem de gás, em UA/ano?
3. Para r > R, qual a dependência de M com r?
Uma certa galáxia apresenta em seu espectro uma linha em l = 5230 Å. Sabendo que o comprimento de onda de laboratório dessa linha é l = 5184 Å, determine:
1. Essa galáxia está se aproximando ou se afastando?
2. Com que velocidade?
Um aglomerado de galáxias tem velocidade radial observada de 60000 km/s. Assumindo que H = 100 km/s/Mpc, encontre a distância do aglomerado.
O diâmetro aparente da galáxia NGC 3159 é 1,3¢, , e sua velocidade radial é 6940 km/s. Determine:
1. sua distância
2. seu diâmetro
Sabendo que a densidade crítica do universo corresponde a um universo com energia total nula, use a lei de Hubble e a conservação da energia para deduzir a expressão da densidade crítica em função de H0.
Se os neutrinos têm massa não nula, o Universo pode ser fechado. Qual é a mínima massa que o neutrino precisa ter para fechar o universo? Assuma que H = 75 km/(s Mpc), que a densidade de partículas de neutrinos é 600/cm³, e que a densidade de massa da matéria ordinária é um décimo da densidade crítica. Compare a massa mínima do neutrino com a massa do elétron, de 9,1×10^-28 g.
De acordo com a teoria do Big-Bang, qual é a idade máxima do Universo, se
1. H = 100 km/(s Mpc)?
2. H = 50 km/(s Mpc)?
3. H = 75 km/(s Mpc)?
Qual o tamanho máximo do Universo, de acordo com as idades resultantes em cada ítem da questão anterior?
Em 1948, Gamow, Alpher e Hermann previram que, se o modelo do Big-Bang estivesse correto, deveria existir uma radiação remanescente do estado quente e denso dos instantes iniciais do universo, permeando todo o universo atual. A detecção dessa radiação, em 1965, proporcionou uma grande evidência de que o modelo estava correto.
1. Qual a temperatura de corpo negro correspondente a essa radiação?
2. Em que faixa espectral ela foi detectada?
3. Ela é detectada em alguma direção especial ou vem de todas as direções?
4. Em que época do universo ela foi liberada?