Matéria Escura Jardel Caminha Carvalho Cestari - 143717.
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Matéria Escura
Jardel Caminha Carvalho Cestari - 143717
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O que é matéria escura?
Matéria que não interage através da força eletromagnética.
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Primeiros indíciosFritz Zwicky – 1933
Observou o
aglomerado de Coma.
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A presença do gás quente intergaláctico emitindo raios-X ( ) só
é possível graças à matéria escura.
Aplicando as equações de equilíbrio hidrostático e de gás ideal, se obtêm uma
estimativa igual para a massa do aglomerado.
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Vera Rubin – 1970
Galáxia M31.
Linhas de emissão de gás
ionizado.
As suas medidas foram corroboradas mais tarde.
A maioria das galáxias têm curvas de rotação diferentes do esperado.
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A observação das lentes gravitacionais permite a detecção
de massa de um modo direto.
As medidas feitas desse modo estão em
concordância com as medidas da velocidade
de órbita.
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Hubble Telescope – Abell 1689
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Também foi observado que a maioria dos aglomerados têm uma concentração de matéria escura
semelhante ao de Coma.
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Gravitação Modificada
Ex.: Modified Newtonian Dynamics (MOND)
Correções à Lei da Gravitação de Newton à grandes distâncias.
Hipótese refutada pelas observações.
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Bullet Cluster:
Distribuição de matéria escura (azul) e gás intergaláctico (vermelho).
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Hubble Space Telescope composite image - galaxy cluster Cl 0024 17
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O que seria a matéria escura?
• Matéria escura bariônica – Massive Compact Halo Objects (MACHOS)
Observações de efeitos de MACHOS (lentes gravitacionais) nas estrelas da Grande Nuvem de Magalhães mostraram que, no máximo, 20% da massa do nosso halo pode ser devido à eles.
O estudo da nucleossíntese do Big Bang prediz que apenas uma pequena parte da matéria do universo é bariônica.
Anãs brancas, anãs marrons, buracos negros.
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Matéria escura não-bariônica
• Matéria escura quente – partículas que se movem ultra relativisticamente.
• Matéria escura morna – partículas que se movem relativisticamente.
• Matéria escura fria – partículas que se movem não relativisticamente.
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Matéria Escura Quente
Candidatos mais cotados: neutrinos.
Em princípio os neutrinos poderiam explicar toda a matéria escura, se tivessem uma massa de 4 eV.
Porém a matéria escura quente não explica as inomogeneidades da radiação cósmica de fundo.
Precisamos de matéria escura fria, ou morna.
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Matéria Escura Morna
Neutrinos estéreis.
Partículas hipotéticas presentes em algumas extensões do modelo padrão de interações de partículas.
São neutrinos destros e anti-neutrinos canhotos.
Interagem apenas através da interação gravitacional.
Seriam mais massivos que neutrinos normais.
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Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND)
- Observou a oscilação de antineutrinos do múon para antineutrinos do elétron.
- Essa oscilação de dois sabores requer que exista o neutrino estéril.
- Resultado está sendo retestado pelo MiniBooNE, no Fermilab.
- Até agora, nenhuma oscilação desse tipo foi encontrada, refutando o LSND.
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Matéria Escura FriaCandidatos mais cotados: WIMPs.
(Weakly Interacting Massive Particles)
Algumas extensões do Modelo Padrão, e a maioria das teorias de cordas, propõem uma simetria entre bósons e férmions, a supersimetria (SUSY).
Essa simetria seria quebrada, e os superparceiros muito mais pesados que as particulas normais.
O superparceiro mais leve pode ser o gravitino, um sneutrino ou um dos neutralinos (quatro autoestados de massa da mistura fotino, zino e higgsino).
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Cryogenic Dark Matter Search (CDMS)
- Se WIMPs existem, bilhares devem atravessar a terra a cada segundo.
- O CDMS tenta detectá-los, utilizando detectores de germânio e silício, na Soudan Mine, em Minnesota.
- A temperatura de milikelvins permitiria medir a ionização e a excitação de fônons.
- Nenhuma interação foi registrada.
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Bibliografia
• Barbara Ryden – Introduction to Cosmology.
• http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter
• "Some Theories Win, Some Lose". NASA, using the WMAP dataset
• NASA Chandra X-ray Observatory (August 21, 2006). "NASA Finds Direct Proof of Dark Matter". Press release.