O que indica o desvio para o vermelho (redshift) na luz de uma estrela?
O a. QUE A ESTRELA ESTÁ SE AFASTANDO.
\bigcirc b. QUE A VELOCIDADE DA LUZ MUDOU.
O c. QUE A ESTRELA ESTÁ SE APROXIMANDO.
O d. QUE A FREQUÊNCIA DA LUZ AUMENTOU.
O e. QUE A ESTRELA TEM MENOR INTENSIDADE LUMINOSA.

Passo 1

O enunciado pergunta: “O que indica o desvio para o vermelho (redshift) na luz de uma estrela?” e apresenta as alternativas:
a. QUE A ESTRELA ESTÁ SE AFASTANDO.
b. QUE A VELOCIDADE DA LUZ MUDOU.
c. QUE A ESTRELA ESTÁ SE APROXIMANDO.
d. QUE A FREQUÊNCIA DA LUZ AUMENTOU.
e. QUE A ESTRELA TEM MENOR INTENSIDADE LUMINOSA.
Informações úteis dadas implicitamente no enunciado: observou-se um “desvio para o vermelho” no espectro da estrela (isto é, as linhas espectrais aparecem em comprimentos de onda maiores, deslocadas para a região vermelha do espectro).

Passo 2

Vamos lembrar uma relação fundamental da luz que a prova pode cobrar: a velocidade da luz, o comprimento de onda e a frequência estão ligados por
c=\lambda\nu
onde \,c é a velocidade da luz no vácuo (constante), \lambda é o comprimento de onda e \nu é a frequência. Isso significa que, se \lambda aumenta e c permanece constante, então \nu diminui. Explico de maneira bem concreta: cores “vermelhas” têm \lambda maior que cores “azuis”; cores vermelhas têm frequência menor que cores azuis.

Passo 3

Agora o conceito do desvio Doppler (aplicado à luz). Quando uma fonte de ondas se afasta do observador, as ondas são “esticadas”: o comprimento de onda observado aumenta (deslocamento para o vermelho). Quando a fonte se aproxima, as ondas são “comprimidas”: o comprimento de onda observado diminui (deslocamento para o azul). Para velocidades não-relativísticas (isto é, v \ll c) a relação aproximada entre deslocamento no comprimento de onda e velocidade radial v da fonte é
\frac{\Delta\lambda}{\lambda} \approx \frac{v}{c},
onde \Delta\lambda=\lambda_{\text{obs}}-\lambda_{\text{emit}}. Assim, \Delta\lambda>0 (observamos comprimento de onda maior que o emitido) corresponde a v>0 — a fonte está se afastando.

Passo 4

Interpretação direta para as alternativas:
  • Alternativa a: “A estrela está se afastando.” — isso é exatamente o significado físico de um redshift ( \Delta\lambda>0).
  • Alternativa b: “A velocidade da luz mudou.” — incorreto; em vácuo c é constante e o redshift é causado pela velocidade da estrela relativa a nós, não por mudança de c.
  • Alternativa c: “A estrela está se aproximando.” — incorreto; aproximação causa blueshift (desvio para o azul), não redshift.
  • Alternativa d: “A frequência da luz aumentou.” — incorreto; por c=\lambda\nu, se \lambda aumenta (redshift) então \nu diminui, não aumenta.
  • Alternativa e: “A estrela tem menor intensidade luminosa.” — incorreto; intensidade (brilho) é independente do deslocamento espectral; você pode ter redshift sem alteração significativa da intensidade observada.

Passo 5

Um exemplo numérico para fixar: suponha que uma linha espectral teve \Delta\lambda/\lambda=0{,}001. Usando a fórmula aproximada,
v \approx c\frac{\Delta\lambda}{\lambda}.
Tomando c\approx 3\times 10^{5}\\ \text{km/s}, obtemos
v \approx 3\times 10^{5}\\ \text{km/s}\times 0{,}001 = 300\\ \text{km/s},
ou seja, a estrela estaria se afastando a cerca de 300\\ \text{km/s}. Isso mostra como medir o redshift permite estimar a velocidade radial.

Passo 6

Resumo prático para a prova: ao ver “desvio para o vermelho” pense “comprimento de onda aumentado” → “frequência diminuída” → “fonte se afastando”. Guarde essa sequência; ela resolve a questão rapidamente na hora do teste.

Resposta

a. QUE A ESTRELA ESTÁ SE AFASTANDO.

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