Durante a montagem de uma exposição sobre concepções do cosmos, a curadoria contrapõe antigos modelos de céu…

Questão

Durante a montagem de uma exposição sobre concepções do cosmos, a curadoria contrapõe antigos modelos de céu imutável a interpretações baseadas em espectros de galáxias. Em uma simulação didática, uma linha espectral emitida em laboratório com comprimento de onda lambda = 5,00 x 10^-7 m é registrada, na luz de uma galáxia distante, em lambda = 5,50 x 10^-7 m. Para velocidades muito menores que c, o painel informa a aproximação delta lambda/lambda = v/c, com c = 3,0 x 10^8 m/s. O material ressalta que observações não eliminam a necessidade de discutir os limites e o alcance dos modelos usados para explicar a evolução do Universo. Elabore, para completar a legenda crítica da exposição, a interpretação física mais adequada dos dados espectrais apresentados.

1. A) A afirmação de que o desvio para o vermelho permite obter diretamente a idade do Universo sem outro dado físico.
2. B) A afirmação de que o desvio para o vermelho comprova, sem limites, que todos os modelos antigos são cientificamente inválidos.
3. C) A afirmação de que o desvio para o vermelho é compatível com afastamento, favorecendo um modelo de Universo em expansão.
4. D) A afirmação de que o desvio para o vermelho demonstra que a velocidade da luz diminuiu durante o percurso.
5. E) A afirmação de que o desvio para o vermelho indica aproximação, favorecendo um modelo de Universo em contração.

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

1. Identifique a variação do comprimento de onda. A linha emitida em laboratório tem lambda = 5,00 x 10^-7 m e a mesma linha observada na galáxia tem lambda = 5,50 x 10^-7 m. Logo, delta lambda = 5,50 x 10^-7 - 5,00 x 10^-7 = 0,50 x 10^-7 m, que é positivo.
2. Calcule a razão delta lambda / lambda = 0,50 x 10^-7 / 5,00 x 10^-7 = 0,10.
3. Aplique a aproximação válida para velocidades muito menores que c: v = 0,10 x c = 0,10 x 3,0 x 10^8 m/s = 3,0 x 10^7 m/s.
4. Interprete o sinal. Como o comprimento de onda aumentou, houve desvio para o vermelho, o que é compatível com a fonte se afastando do observador. Essa é a leitura da alternativa C, que também associa o afastamento a um Universo em expansão, interpretação que é consistente com o conjunto de observações, mas que depende dos modelos cosmológicos usados.
5. Compare com as demais alternativas. A está errada porque o desvio para o vermelho, sozinho, não fornece a idade do Universo, que exige outros dados e modelos. B está errada porque o desvio não comprova sem limites a invalidade dos modelos antigos, e o próprio texto ressalta a necessidade de discutir limites e alcance dos modelos. D está errada porque a velocidade da luz no vácuo é constante e não diminui com o percurso, e o desvio é um efeito da movimentação da fonte. E está errada porque aumento do comprimento de onda indica afastamento, e não aproximação, que produziria desvio para o azul.
6. Conclusão. A interpretação física mais adequada é a da alternativa C, com gabarito oficial coincidente com a resolução independente.

💡 Dica: Use a relação delta lambda/lambda = v/c para calcular a velocidade e interprete o desvio espectral.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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