Radiotelescópios acompanham uma radiação de micro-ondas que chega praticamente com a mesma intensidade de…

Questão

Radiotelescópios acompanham uma radiação de micro-ondas que chega praticamente com a mesma intensidade de todas as direções do céu. O pico do espectro medido ocorre em lambda = 1,1x10^-3 m. Pela lei de Wien, lambda_max T = 2,9x10^-3 m K, esse valor corresponde a uma temperatura próxima de 2,7 K. Para relacionar o comprimento de onda à frequência, pode-se usar lambda = c/f, com c = 3x10^8 m/s. No século XX, o modelo de um Universo em expansão a partir de um estado muito quente descrevia o resfriamento da radiação ao longo do tempo. Já o modelo estacionário propunha que as propriedades globais do Universo permanecessem inalteradas, apesar de sua expansão. Analise os dados espectrais e os modelos apresentados para concluir qual interpretação é mais coerente com a radiação observada.

1. A) Favorece uma fonte galáctica próxima, por atribuir 2,7 K à temperatura das estrelas.
2. B) Favorece o modelo estacionário, por indicar que a temperatura cósmica permaneceu invariável.
3. C) Favorece luz solar espalhada, por considerar micro-ondas como radiação refletida no espaço.
4. D) Favorece o modelo de expansão a partir de estado quente, por indicar radiação térmica resfriada.
5. E) Favorece um aquecimento cósmico atual, por associar maior comprimento de onda a maior temperatura.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Resolvi a questão sem olhar o gabarito. Pela lei de Wien, T = 2,9x10^-3 / 1,1x10^-3 ≈ 2,6 K, valor próximo de 2,7 K, o que indica um espectro térmico de temperatura muito baixa. Passo 2: Pela relação f = c / lambda = 3x10^8 / 1,1x10^-3 ≈ 2,7x10^11 Hz, a radiação está na faixa de micro-ondas, como o enunciado informa. Passo 3: A radiação chega com quase a mesma intensidade em todas as direções, o que sugere uma origem cósmica e não uma fonte local ou próxima. Passo 4: Um espectro térmico com temperatura de poucos kelvin é o resíduo esperado de um Universo que foi muito quente e se resfriou com a expansão, o que favorece o modelo de expansão a partir de estado quente. Esta é a alternativa D, que coincide com o gabarito oficial. Passo 5: A alternativa A está errada porque a temperatura de 2,7 K não é atribuível a estrelas, cujas temperaturas são muito maiores, e a radiação não é concentrada em uma fonte galáctica. Passo 6: A alternativa B está errada porque o modelo estacionário pressupõe propriedades invariáveis, enquanto a radiação térmica observada é justamente o registro de um resfriamento. Passo 7: A alternativa C está errada porque a luz solar refletida não produz um espectro térmico isotrópico com pico em micro-ondas. Passo 8: A alternativa E está errada porque, pela lei de Wien, comprimento de onda maior corresponde a temperatura menor, e não maior.

💡 Dica: Use a lei de Wien e a relação entre comprimento de onda e frequência para analisar os modelos cosmológicos.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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