Seletiva OBA · Astronomia

Questões de Galáxias, cosmologia e escalas de distância da Seletiva OBA

55 questões oficiais da Seletiva OBA sobre Galáxias, cosmologia e escalas de distância, de 2015 a 2027, com gabarito e solução oficial. Dificuldade estimada: 40 fáceis, 14 médias, 1 difícil.

Treine Galáxias, cosmologia e escalas de distância com 55 questões da Seletiva OBA

Escolha o nível e treine só este assunto, com correção na hora e o seu progresso salvo. O treino por assunto faz parte do plano da prova.

Treinar Galáxias, cosmologia e escalas de distância

6 questões de Galáxias, cosmologia e escalas de distância resolvidas

Questão 1 · Seletiva OBA 2027 · Questão P2-20média

A figura abaixo compara o espectro de absorção de uma galáxia distante com o espectro do mesmo elemento químico obtido em laboratório.

Considere uma segunda galáxia situada à mesma distância que a primeira. Ambas estão sendo afastadas de nós pela expansão do Universo. No entanto, suponha que apenas essa segunda galáxia possua um movimento local adicional, deslocando-se através do espaço na direção da Via Láctea. Isto é, embora estejam à mesma distância de nós, as duas galáxias possuem velocidades radiais resultantes diferentes.

Nesse caso, em comparação aos espectros anteriores, as linhas de absorção dessa segunda galáxia:

A
necessariamente aparecerão em comprimentos de onda menores do que no primeiro espectro, mas ainda poderão permanecer deslocadas para o vermelho em relação ao espectro de laboratório.
B
permanecerão nas mesmas posições, pois as duas galáxias encontram-se à mesma distância de nós.
C
necessariamente passarão a coincidir com as posições observadas no espectro de laboratório.
D
necessariamente passarão a apresentar blueshift em relação ao espectro de laboratório.
E
necessariamente aparecerão em comprimentos de onda maiores do que no primeiro espectro, pois o movimento adicional se soma à expansão do Universo.

Ver gabarito e solução oficial

Gabarito: A

Na figura, as linhas da primeira galáxia estão deslocadas para comprimentos de onda maiores que as de laboratório: há um redshift (desvio para o vermelho), causado pela expansão do Universo.

A segunda galáxia tem um movimento local adicional (velocidade peculiar) dirigido para nós. Essa aproximação produz um efeito Doppler que desloca as linhas de volta para comprimentos de onda menores, reduzindo o redshift total. Para velocidades pequenas comparadas à da luz: v_rad ≈ v_exp − |v_pec|.

Mas o enunciado não informa o tamanho desse movimento local. Não dá para afirmar que ele anula a expansão (linhas iguais às do laboratório) ou que a supera (blueshift). Por isso as linhas necessariamente aparecem em comprimentos de onda menores que no primeiro espectro, mas ainda podem continuar deslocadas para o vermelho em relação ao laboratório. Exemplo: uma linha em 500 nm no laboratório, em 510 nm na primeira galáxia e em 506 nm na segunda.

Sobre as erradas: b) ignora o movimento local; c) exigiria cancelamento exato, o que não é garantido; d) exigiria que a aproximação superasse a recessão, o que não foi informado; e) inverte o efeito: o movimento em nossa direção reduz o desvio para o vermelho.

Resposta: A

Questão 2 · Seletiva OBA 2026 · Questão P1-10fácil

O astrônomo estadunidense Edwin Powell Hubble (1889-1953), no início do século XX, demonstrou que o Universo está em expansão. Essa descoberta revolucionou a cosmologia.

Qual evidência Hubble utilizou para propor a lei que hoje leva o seu nome?

A
O movimento retrógrado dos planetas.
B
A observação de pulsares na Via Láctea.
C
A radiação cósmica de fundo em micro-ondas.
D
A detecção de buracos negros supermassivos.
E
O desvio para o vermelho da luz de galáxias distantes.

Ver gabarito e solução oficial

Gabarito: E

O desvio para o vermelho (redshift) da luz mostra que o objeto celeste está se afastando de nós. Hubble observou ainda que a velocidade com que as galáxias se afastam é proporcional à sua distância: essa é a lei de Hubble.

Resposta: E

Questão 3 · Seletiva OBA 2025 · Questão P2-16fácil

O espectro de uma galáxia mostra uma linha de H-alfa com um comprimento de onda de λ = 720 nanômetros. Medido em laboratório o comprimento de onda da linha H-alfa vale λ_lab = 656,28 nanômetros.

A respeito disso, assinale a opção que traz a afirmação correta sobre essa galáxia.

A
Ela é uma galáxia espiral.
B
Ela está formando estrelas.
C
Ela está se afastando de nós.
D
Ela está se aproximando de nós.
E
Ela está colidindo com outra galáxia.

Ver gabarito e solução oficial

Gabarito: C

O comprimento de onda observado (720 nm) é maior do que o de laboratório (656,28 nm): a linha se deslocou para o vermelho (redshift).

Pelo efeito Doppler, isso significa que a galáxia está se afastando de nós.

Resposta: C

Questão 4 · Seletiva OBA 2024 · Questão P1-2fácil

A imagem abaixo compara duas regiões do núcleo da Galáxia (Via Láctea) quando observadas na região visível do espectro eletromagnético em uma noite de céu limpo.

Assinale a alternativa que contém a informação correta.

A
A diferença de brilho entre as regiões 1 e 2 se explica pelo fato da região 1 estar mais perto de nós e, portanto, parecer mais brilhante para nós.
B
A diferença de brilho entre as regiões 1 e 2 se explica pelo fato da região 1 ser mais populosa em estrelas do que a região 2.
C
A diferença de brilho entre as regiões 1 e 2 se explica pelo fato da região 2 possuir estrelas mais antigas, portanto menos luminosas.
D
A diferença de brilho entre as regiões 1 e 2 se explica pelo fato da região 1 possuir estrelas mais quentes, portanto mais luminosas.
E
A diferença de brilho entre as regiões 1 e 2 se explica pelo fato da região 2 ser mais rica em matéria do meio interestelar, como gás e poeira, que bloqueiam a luz das estrelas vinda do núcleo galáctico.

Ver gabarito e solução oficial

Gabarito: E

Até 1930, acreditava-se que a diferença de brilho (no visível) ao longo da Via Láctea era resultado da diferença de densidade de estrelas por região: as regiões escuras, como a região 2, seriam vazios de estrelas.

Hoje se sabe que as manchas escuras são provas de que o meio interestelar é mais rico e complexo do que se imaginava. As regiões escuras (região 2) são ricas em matéria, como gás e poeira, que bloqueiam a luz vinda de estrelas mais distantes.

Resposta: E

Questão 5 · Seletiva OBA 2023 · Questão P2-15fácil

A respeito disso, assinale a opção que traz a afirmação correta sobre esta galáxia.

A
Ela é uma galáxia espiral.
B
Ela está formando estrelas.
C
Ela está se afastando de nós.
D
Ela está se aproximando de nós.
E
Ela está colidindo com outra galáxia.

Ver gabarito e solução oficial

Gabarito: C

O comprimento de onda observado (720 nm) é maior que o de repouso (656,28 nm): a linha se deslocou para o vermelho (redshift). Pelo efeito Doppler, isso significa que a galáxia está se afastando de nós.

Resposta: C

Questão 6 · Seletiva OBA 2022 · Questão P1-18média

O brilho de qualquer estrela irá variar, e muito, em algumas das etapas da sua existência. Podem variar de brilho inclusive, por eclipse com outra estrela ou planeta, ou pela existência de alguma mancha sobre ela, ou então porque não é exatamente esférica, ou porque pulsa radialmente e até mesmo não radialmente.

As Gigantes Vermelhas, do tipo Cefeidas, pulsam radialmente e estão divididas entre as Cefeidas Clássicas e as do Tipo II. As Clássicas possuem períodos entre 1 e 100 dias e possuem massas entre 2 e 20 vezes a massa solar. As Cefeidas do Tipo II têm massas entre 0,5 e 0,6 vezes a massa solar e pulsam com períodos entre 1 e 25 dias.

Medir distâncias em astronomia é de suma importância e a astrônoma estadunidense Henrietta Leavitt (1868-1921), em 1912, descobriu uma relação entre o período (P), em dias, de pulsação do brilho das Cefeidas Clássicas e a magnitude absoluta (M_v) delas, dada por:

M_v = −2,76 × log[P(dias)] − 1,40.

Medindo-se o período (P) podemos calcular a magnitude absoluta (M_v). Com a luz que chega de uma Cefeida num telescópio se obtém a magnitude aparente (m_v). Ambas as magnitudes (M_v e m_v) estão relacionadas com a distância d da estrela até nós, dada por:

d = 10^{(m_v − M_v + 5)/5}.

Com todas essas informações, considere que uma Cefeida de magnitude aparente m_v = 10, foi observada com período de pulsação P = 10 dias.

Assinale a opção que traz a que distância, aproximadamente, esta Cefeida está de nós (desconsiderando qualquer tipo de perda de luz pelo caminho).

A
147 anos-luz.
B
147 parsecs.
C
679 unidades astronômicas.
D
6.792 parsecs.
E
6.792 anos-luz.

Ver gabarito e solução oficial

Gabarito: D

Com a primeira fórmula, a magnitude absoluta da Cefeida é:

M_v = −2,76 × log(10) − 1,40 = (−2,76 × 1) − 1,40 = −4,16.

A segunda fórmula é o módulo de distância, com d em parsecs:

d = 10^{(10 + 4,16 + 5)/5} = 10^3,832 ≅ 6.792 parsecs.

Resposta: D