Lição de casa da aula: Usando Supernovas para Medir Distâncias de Outras Galáxias Física

Nesta atividade, nós vamos praticar a usar o pico de magnitude absoluta das supernovas do tipo 1a para determinar a que distância estão.

Questão 1

A IK Pegasi é a estrela mais próxima da Terra que é uma candidata a um tipo de supernova 1a. A estrela está a 46 ps de distância. Se a estrela estivesse prestes a tornar-se uma supernova na semana seguinte, qual seria a sua intensidade aparente máxima na Terra? Apresente a resposta com 2 algarismos significativos.

Questão 2

Qual das seguintes afirmações descreve corretamente o que causa uma supernova tipo 1a?

  • AQuando o núcleo de uma estrela muito massiva não produz mais energia suficiente através da fusão, o núcleo entra em colapso sob sua própria gravidade. As camadas externas da estrela serão expelidas e o núcleo se tornará uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.
  • BQuando uma estrela anã branca em um sistema binário acumula massa da estrela companheira, a matéria no disco de acreção pode se tornar suficientemente quente e densa para iniciar a fusão de hidrogênio. Isso causa um aumento repentino na luminosidade do disco de acreção.
  • CQuando uma estrela de nêutrons em um sistema binário acumula massa da estrela companheira, ela pode ser empurrada além do limite superior de massa para estrelas de nêutrons, de aproximadamente 1,44 massas solares. Acima dessa massa, a pressão e a temperatura no núcleo da estrela de nêutrons serão altas o suficiente para a fusão de carbono. Após alguns segundos do início da fusão de carbono, uma fração substancial da matéria na estrela de nêutrons passa por uma reação descontrolada, liberando uma vasta quantidade de energia.
  • DQuando uma estrela anã branca em um sistema binário acumula massa da estrela companheira, ela pode ser empurrada além do limite de massa superior para estrelas anãs brancas, de aproximadamente 1,44 massas solares. Acima dessa massa, a pressão e a temperatura no núcleo da anã branca serão altas o suficiente para a fusão de carbono. Alguns segundos após o início da fusão de carbono, uma fração substancial da matéria na anã branca passa por uma reação descontrolada, liberando uma vasta quantidade de energia.

Questão 3

Qual dos seguintes sistemas de estrelas binárias poderia levar a um tipo de supernova 1a?

  • ADois buracos negros
  • BDuas estrelas tipo O de sequência principal
  • CUma estrela gigante vermelha e um buraco negro
  • DUma estrela gigante e uma anã branca
  • EUma estrela gigante vermelha e uma estrela de neutrões

Questão 4

Existem cerca de 2×10 galáxias no universo observável. Se as supernovas ocorrem em média a uma taxa de 3 por centro por galáxia, quantas supernovas ocorrem no universo observável por segundo? Apresente a reposta com 3 algarismos significativos.

Questão 5

A Via Láctea tem, em média, 3 supernovas por século. Assumindo que esta taxa é a mesma para todas as galáxias, quantas galáxias teria que observar para ver supernovas a uma taxa de 1 por dia? Utilize o valor de 365,25 para o número de dias num ano.

Questão 6

O gráfico mostra a magnitude absoluta no tempo de cinco eventos de supernova diferentes. Qual das curvas de luz foi produzida por uma supernova de tipo 1a?

  • AA linha laranja
  • BA linha azul
  • CA linha verde
  • DA linha vermelha
  • EA linha roxa

Questão 7

O gráfico mostra a magnitude absoluta no tempo de cinco eventos diferentes de supernovas. Qual das seguintes curvas de luz foi produzida por uma supernova do tipo 1a?

  • AA linha vermelha
  • BA linha verde
  • CA linha laranja
  • DA linha roxa
  • EA linha azul

Questão 8

Uma supernova tipo 1a ocorre numa galáxia próxima com uma magnitude aparente de 4,78. A que distância está a galáxia? Apresente a resposta em quiloparsec, arredondada às unidades.

Questão 9

Em 1006 DC, uma supernova tipo 1a foi observada na constelação de Lupus. Foi o evento estelar mais brilhante registado na história, com um pico de magnitude aparente de 7,5. A que distância da Terra ocorreu a supernova sabendo que a sua magnitude absoluta é de 19,3? Apresente a resposta com uma casa decimal.

Questão 10

O gráfico mostra a curva de luz de uma supernova do tipo 1a.

Quão longe está a supernova, sabendo que a magnitude absoluta de supernovas do tipo 1a é de 19,3? Apresente a resposta em notação científica com uma casa decimal.

  • A4,8×10 ps
  • B2,9×10 ps
  • C6,4×10 ps
  • D2,6×10 ps
  • E3,2×10 ps

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