Noções de Astronomia e Cosmologia

Prof.: Pieter Westera
UFABC, Bloco A, Torre 3, Sala 625-3
Tel. +55 (11) 4996 8373
E-mail: pieter.westera arroba ufabc.edu.br

código da disciplina: NHZ3043-15 (antigamente BC1306)
TPI: 4-0-4
Carga Horária: 48
Recomendação: Fenômenos Mecânicos (BCJ0204-15), Fenômenos Térmicos (BCJ0205-15), Fenômenos Eletromagnéticos (BCJ0203-15), Física Quântica (BCK0103-15)
Aproveita mais quem também já cursou Bases Epistemológicas da Ciência Moderna (BIR0004-15), Estrutura da Matéria (BIK0102-15), Evolução e Diversificação da Vida na Terra (BIL0304-15) e/ou Funções de Uma Variável (BCN0402-15) Introdução às Equações Diferenciais Ordinárias (BCN0405-15)

Ementa

O papel da astronomia: nascimento da ciência e dos modelos cosmológicos. O Universo mecânico. Telescópios e nossa visão do Cosmos. Noções de relatividade. O sistema solar: a Terra, a Lua, Mercúrio, Marte, Vênus e os Planetas Jovianos. Origem e evolução do Sistema Solar. O Sol. Nascimento estelar e matéria interestelar. Vida e morte das estrelas. A Via Láctea, galáxias e evolução galáctica. Galáxias ativas e quasares. O Universo e a história do Cosmos. Astrobiologia.

Bibliografia

Bibliografia Básica:
B. W. Carroll & D. A. Ostlie, An Introduction to Modern Astrophysics (2nd editon), editora Pearson / Addison Wesley
Kepler de Oliveira, Maria de Fátima Saraiva, Astronomia e Astrofísica, ed. Livraria da Física
A. C. S. Friaça, E. D. Pino, V. J. S. Pereira, Jr. L. Sodré, Astronomia: Uma Visão Geral do Universo, editora Edusp

Bibliografia Complementar segundo o catálogo de disciplinas:
F.H. Shu, Physical Universe: An Introduction to Astronomy, editora University Science Books
R. Freedman, W. J. Kaufmann III, Universe, editora W. H. Freeman & Company
J. E. Horvath, O ABCD da Astronomia e Astrofísica, editora Livraria da Física
R. Boczko, Conceitos de Astronomia, editora Edgard Blucher
M. Zeilik, S. A. Gregory & E. V. P. Smith, Introductory Astronomy and Astrophysic, editora Saunders

Mais dicas bibliográficas:
T. Ferris, Coming of Age in the Milky Way, editora HarperCollins
J. Horvath, G. Lugones, M. Porto, S. Scarano, R. Teixeira, Cosmologia Física: Do Micro ao Macrocosmos e Vice-versa, editora Livraria da Física
M. Kaku, O Cosmo de Einstein, editora Companhia das Letras
J. Bennett, M. Donahue, N. Schneider & M. Voit, The Cosmic Perspective, editora Pearson / Addison Wesley
E. Chaisson & S. McMillan, Astronomy Today, editora Prentice Hall

Turma A vespertina (Santo André):
Horários: Terça-feira das 16:00 às 18:00, Quinta-feira das 16:00 às 18:00
Sala S-305-3

Atendimento de Apoio

Terças-feiras, 14:00-16:00
Sala 625-3 (minha sala)

Slides das Aulas

Slides da pré-aula sobre o uso de unidades, variáveis, etc.
Slides da Aula 1: Introdução, História da Astronomia I, Sistema Terra-Lua-Sol
Slides da Aula 2: Coordenadas Celestes, História da Astronomia II, Mecânica Celeste
Slides da Aula 3: Distâncias e Magnitudes, Telescópios e outras Fontes de Informação
Slides da Aula 4: Sistema Solar: Os Planetas
Slides da Aula 5: Sistema Solar: Corpos Menores e Formação
Slides da Aula 6: Sistema Solar: o Sol
Slides da Aula 7: Matéria Interestelar e Formação Estelar
Slides da Aula 8: Evolução Estelar, Estrelas Variáveis e Aglomerados Estelares Diagrama Hertsprung-Russell animado**
Slides da Aula 9: Estrelas Binárias, Morte Estelar, Anãs Brancas e Estrelas de Nêutrons
Slides da Aula 10: Relatividade, Buracos Negros, Lentes Gravitacionais
Slides da Aula 11: A Via Láctea
Slides da Aula 12: Galáxias I: "Zoologia", Distribuição das Galáxias
Slides da Aula 13: Galáxias II: Formação e Evolução
Slides da Aula 14: Galáxias Ativas e Quasares
Slides da Aula 15: Cosmologia I: Teoria e o Modelo Padrão
Slides da Aula 16: Cosmologia II: Evidências
Slides da Aula 17: Astrobiologia
Slides da minha versão da Aula 17 (dada online em 2021 e 2022)
**Feito por Arthur Julião, ex-aluno da UFABC, em um projeto dirigido

No meu Canal Youtube há a Playlist das aulas de 2021 em forma de slides narrados, herança da época online devida à pandemia de COVID-19. Desde então atualizei as aulas, mas as mudanças foram pequenas e não devem interferir com os estudos.

Slides e/ou Gravações das Lives de 2021 de 2022

Slides baseados na primeira live de 2021, com perguntas sobre a determinação da duração do ano pelos egípcios e eclipses híbridos.
   Não gravei as respostas como vídeos.
Slide baseado na primeira live de 2022, com a resolução de um exercício sobre as leis de Kepler.
Slides baseados na terceira live de 2021, com duas perguntas sobre a definição da unidade parsec.
Slide baseado na sétima live de 2021, com uma pergunta sobre o dia solar.
   Exercício sobre o Dia Solar (da sétima live de 2021)
Slide baseado na décima quarta live de 2021, com uma pergunta sobre vida extraterrestre.
Slide baseado na décima oitava live de 2021, com uma pergunta sobre AGNs.

no Moodle da disciplina (para os questionários online)

Materiais Adicionais:
Site da profa. Laura Paulucci de 2018-2
P1 de 2012-3 (para praticar)
P2 de 2012-3 (para praticar)
Folha de consulta pra prova e para os Questionários 1 e 2
Folha de consulta pra prova (apenas a parte Relatividade) e para os Questionários 3 e 4

Listas

Lista 1
Lista 2
Lista 3
Lista 4
Respostas
Obs.: As listas são para praticar o conteúdo. Não é preciso entregá-las.

Monitoria

Não haverá monitoria. Vocês podem tirar dúvidas comigo, por exemplo no horário de atendimento ou por e-mail. Tentarei responder o mais rapidamente possível.

Avaliações

Haverá três tipos de avaliações e um exame de recuperação:

- 4 Questionários de múltipla escolha que valem 5 % da nota final cada um, no Moodle (Abas Questionário 1, Questionário 2, etc). Eles estarão abertos por uma semana útil (de segunda a sábado) e vocês terão duas tentativas para submeter os questionários preenchidos.
As datas:
14/10-19/10: Questionário 1 (até Formação do Sistema Solar, aulas 1 a 5; lista 1)
28/10-02/11: Questionário 2 (Sol a Objetos Compactos, aulas 6 a 9; lista 2)
18/11-23/11: Questionário 3 (Relatividade a Galáxias II, aulas 10 a 13; lista 3)
09/12-14/12: Questionário 4 (Galáxias Ativas a Astrobiologia, aulas 14 a 17; lista 4)
É obrigatório fazer pelo menos 3 dos questionários para ser aprovad@ na disciplina.

- Uma prova "tradiconal" que vale 40 % da nota final, sobre a primeira metade do conteúdo (até Relatividade e Buracos Negros, aulas 1 a 10; listas 1 e 2 e parte da 3).
Na prova, vocês podem usar uma calculadora. São distribuídas, junto com a prova, folhas de consulta com as fórmulas do conteúdo.
Data da prova: quinta, 07/11
A prova (ou a substitutiva) é obrigatória para ser aprovad@ na disciplina.

- 1 Seminário em Grupo que vale 40 % da nota final:
Vocês devem formar grupos de 3 pessoas e me comunicar a composição de cada grupo até sábado, dia 26/10. Aquelæs alun@s que não me informarem a composição dos seus grupos serão agrupados em ordem alfabética.
Cada grupo escolherá um tema da segunda parte do conteúdo (a partir de Voia Láctea, aulas 11 a 17; listas 3 e 4) e me comunicar este assunto no mais tarde até duas semanas antes das apresentações (03/12).
O assunto deve:
- Fazer parte do conteúdo da segunda metade da disciplina (a partir de Relatividade)
- Ser abrangente o suficiente para um seminário de 15 minutos.
Aqui há algumas sugestões:
- A Estrutura da Via Láctea
- Populações Estelares na Via Láctea
- O Halo de Matéria Escura da Via Láctea
- O Buraco Negro Central da Via Láctea
- História da Via Láctea e da Astronomia Extragaláctica
- Classificação Morfológica de galáxias
- Braços Espirais
- Galáxias Elípticas vs. Espirais (diferenças e as prováveis causas destas diferenças)
- EStruturas em Grande Escala
- O Redshift Cosmológico
- Interações entre galáxias
- O Modelo de Formação da Via Láctea
- Formação e Evolução de Galáxias
- O Modelo Unificado de AGNs
- O Modelo Padrão da Cosmologia (ΛCDM)
- Medidas de Distância na Cosmologia e os Horizontes da Observação
- A Evolução da Matéria no Universo (do Big Bang até a formação das primeiras estrelas)
- A Radiação Cósmica de Fundo
- Evidências para a Matéria Escura e sua Natureza
- Energia Escura
- Origem dos Elementos no Universo
- A Inflação Cosmológica
- Origem da Vida na Terra
- Condições para Surgimento de Vida
- Bioassinaturas
- Possíveis Lugares com Vida fora da Terra
- A Busca por Vida Inteligente Extraterrestre
- Colonizar outros Copros Celestes
mas vocês também podem pensar em um assunto por própria conta.
Se vocês fizeram isto e estão em dúvida se o assunto é adequado, podem me contatar.
O grupo deve fazer uma apresentação de 12 a 18 minutos sobre o tema, contendo o que se aprende sobre o tema nas aulas, em uma das aulas da semana 16/12-21/12, i.e. na aula de terça, 17/12, ou de quinta, 19/12. Sortearei, qual grupo apresenta em qual dia.
Façam referências às partes dos outros, para mostrar que vocês desenvolveram o seminário junt@s, e que vocês entendem as partes d@s outr@s e como os assuntos são ligados entre sí.
Se possível, usem figuras/desenhos/gráficos, que podem ser desenhos na louça.
Tentarei dar, além de notas, comentários individualizados por grupo. As datas importantes quanto ao seminário:
Até 26/10: Formar Grupos
Até 03/12: Escolher os assuntos do Seminário
17/12 e 19/12: Apresentações
O seminário é obrigatório para ser aprovad@ na disciplina.

A prova subsitutiva acontecerá quinta-feira, 12/12, servirá somente @s que faltaram justificadamente à prova e terá as mesmas regras que esta.

- O exame de recuperação (rec) é para quem ficou com conceito final D ou F.
No cálculo da nota final pós-rec, ele vale 50 %.
Eu gostaria de enfatizar que é obrigatório fazer a prova, o seminário e pelo menos três dos questionários para passar ou ser admitid@ na Rec.
Decidiremos data e horário da Rec em conjunto. Sugestão: 30/01/2025 (a quinta da semana de reposição de feriados) no horário das aulas.

Vista de provas: Quando eu estiver na minha sala (por exemplo, no horário do atendimento, senão é irregular, é melhor combinar por e-mail)
Vista final: 03/02, 14:00-16:00

Calcúlo das Notas e dos Conceitos

A nota final (NF) será calculada a partir das notas das questionários (Q1, Q2, Q3 e Q4), da Prova (P) e do seminário (S) desta maneira:
NF = 0,05*Q1 + 0,05*Q2 + 0,05*Q3 + 0,05*Q4 + 0,4*P + 0,4*S.
Para quem fizer a rec (Rec), a nota final (NFF) será a média aritmética entre esta nota e a da rec:
NFF = 0.5*(NF+Rec).

Conceitos:
A: entre 8.5 e 10
B: entre 7 e 8.4
C: entre 5 e 6.9
D: entre 4.5 e 4.9
F: entre 0 e 4.4

Grupos para o Seminário

Grupo RAs d@s Integrantes
1 11202231172, 11202212531, 11202230681
2 11202321622, 11202321899, 11202130298
3 11202320658, 11202020277, 21017013
4 11202231350, 11201811581, 11202231079
5 11202321616, 11202230363, 11201932610

Notas das Avaliações

RA Q1 Q2 Q3 Q4 P S NF Conc.
11202321616 9 - 8 4.75 4.5* 7 5.7 C
11202321622 9 5.65 - 4.4 6.5 8 6.8 C
21017013 8 8.75 - 7.6 5.5 7 6.2 C
11202020277 8 9.75 10 7.2 9.5 7 8.3 B
11202230363 - 5.5 7.5 6 4 7 5.4 C
11201811581 4.5 5.5 8 5.75 4 8 6 C
11202231350 7.5 8.75 8 5.4 5 8 6.7 C
11202321899 7.5 9.25 7 6.4 4.5 8 6.5 C
11202320658 8 8.17 8 6.03 3.5 7 5.7 C
11202230681 10 9.25 10 4.48 5.5 9 7.5 B
21058816 9 - - - 2 - - -
11202231172 9.5 6.8 8 3.83 8.5 9 8.5 A
11201932610 9.5 10 10 6.08 2 7 5.4 C
11202231079 9 8.75 10 8.2 7.5 8 8 B
11202130298 8.5 8.75 10 8 10 8 9 A
11202212531 8 6.92 8 4.28 5 9 7 B
*Sub da prova