Qual é o significado do desvio para o vermetho (redshift) na cosmologia?
a. QUE O UNIVERSO ESTÁ EM EXPANSÃO.
b. QUE A VELOCIDADE DA LUZ MUDOU.
c. QUE O ESPAÇO ESTÁ DIMINUINDO.
d. QUE AS GALAXIAS ESTÃO COLIDINDO.
e. QUE O UNIVERSO ESTÁ EM CONTRAÇÃO.
Passo 1
O enunciado pergunta: “Qual é o significado do desvio para o vermelho (redshift) na cosmologia?” e apresenta as alternativas:
a. QUE O UNIVERSO ESTÁ EM EXPANSÃO.
b. QUE A VELOCIDADE DA LUZ MUDOU.
c. QUE O ESPAÇO ESTÁ DIMINUINDO.
d. QUE AS GALAXIAS ESTÃO COLIDINDO.
e. QUE O UNIVERSO ESTÁ EM CONTRAÇÃO.
A tarefa é escolher a alternativa correta entre essas cinco opções.
a. QUE O UNIVERSO ESTÁ EM EXPANSÃO.
b. QUE A VELOCIDADE DA LUZ MUDOU.
c. QUE O ESPAÇO ESTÁ DIMINUINDO.
d. QUE AS GALAXIAS ESTÃO COLIDINDO.
e. QUE O UNIVERSO ESTÁ EM CONTRAÇÃO.
A tarefa é escolher a alternativa correta entre essas cinco opções.
Passo 2
Definição operacional de redshift: o desvio para o vermelho mede quanto o comprimento de onda da luz observada é maior do que o comprimento de onda emitido. Escrevemos isso com a fórmula
onde
é o comprimento de onda no momento da emissão (na fonte) e
é o comprimento de onda que medimos aqui. Se
então
e chamamos isso de desvio para o vermelho (redshift): a luz ficou “mais vermelha” porque a onda ficou mais longa.
Passo 3
Interpretação física: existem três causas que podem mudar o comprimento de onda da luz: (i) efeito Doppler (movimento relativo fonte-observador), (ii) efeitos gravitacionais (desvio gravitacional), e (iii) expansão do próprio espaço (redshift cosmológico). Na cosmologia em grande escala o redshift que vemos em galáxias distantes é explicado principalmente pelo item (iii): a expansão do espaço estica os comprimentos de onda dos fótons enquanto eles viajam. Em termos do fator de escala
do Universo a relação é
onde
mede “quanto” o espaço foi expandido entre a emissão e a observação. Essa fórmula diz: se o universo cresceu (
), então
e
.
Passo 4
Ligação com velocidade recessional (intuição de prova): para redshifts pequenos a interpretação pode ser vista como um efeito Doppler aproximado. Para
vale aproximadamente
onde
é a velocidade de recessão da galáxia e
é a velocidade da luz. Com a lei de Hubble
(com
constante de Hubble e
distância), temos
crescendo com distância: galáxias mais distantes têm maior
. Isso é consistente com a ideia de que o espaço entre as galáxias está aumentando — não que a luz mudou de velocidade.
Passo 5
Exemplo numérico simples (para fixar): suponha que uma emissão tenha
e observemos
. Então
Esse
indica que, desde a emissão até a observação, as ondas foram esticadas em
; interpretação cosmológica: o espaço expandiu-se nesse intervalo de tempo.
Passo 6
Por que as outras alternativas estão erradas:
- b. “Que a velocidade da luz mudou.” Errado: o redshift mede mudança no comprimento de onda, não alteração na constante
. A velocidade da luz não é alterada pela expansão do universo na teoria relativística padrão. - c. “Que o espaço está diminuindo.” Errado: se o espaço estivesse diminuindo (contração), esperaríamos comprimentos de onda encurtando e
(blueshift) em grande escala, o que não é o observado para a maioria das galáxias distantes. - d. “Que as galáxias estão colidindo.” Errado: colisões são fenômenos locais e podem causar movimentos complexos (tanto blue quanto redshift locais), mas o redshift cósmico observado em larga escala não é devido a colisões generalizadas.
- e. “Que o universo está em contração.” Errado: ver c.
Passo 7
Conclusão direta e encorajamento: o redshift na cosmologia é a evidência de que os comprimentos de onda da luz foram esticados enquanto o fóton viajava — isso acontece porque o próprio espaço se expandiu. Em linguagem simples: observar
para muitas galáxias é dizer que, no geral, o universo está se expandindo. Respira, você pegou a ideia central!
Resposta
a