Novo telescópio em La Silla ajuda a proteger a Terra de asteroides perigosos

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css="" custom-css-class="" custom-id=""][vc_single_image image="9391" img_size="500x160" onclick="link_image"][/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1619804695514{margin-left: 26px !important;}"]No âmbito do esforço a nível mundial para encontrar e identificar pequenos objetos perto da Terra, o Telescópio de Teste TBT2 (sigla do inglês para Test-Bed Telescope 2) da Agência Espacial Europeia, um telescópio que exemplifica tecnologia inovadora instalado no Observatório de La Silla do ESO no Chile, começou as suas operações. A trabalhar em conjunto com outro telescópio parceiro colocado no hemisfério norte, o TBT2 estará atento a qualquer asteroide que possa apresentar risco para a Terra, testando ao mesmo tempo hardware e software que será utilizado numa rede de telescópios futura.

“Para podermos calcular o risco que colocam objetos do Sistema Solar potencialmente perigosos, primeiro temos que fazer um censos desses objetos. O projeto TBT é um importante passo nessa direção,” diz Ivo Saviane, o gestor de local no Observatório de La Silla do ESO no Chile.

O projeto, uma colaboração entre o Observatório Europeu do Sul e a Agência Espacial Europeia [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""] (ESA), “é um teste para demonstrar as capacidades que são necessárias para detectar e seguir objetos que se encontram próximo da Terra, com o mesmo sistema de telescópios,” explica o Chefe da Secção de Tecnologias Ópticas da ESA Clemens Heese, que lidera o projeto.

O telescópio de 56 cm colocado no Observatório de La Silla do ESO e o TBT1, um telescópio idêntico situado na estação terrestre de espaço profundo da ESA em Cebreros, na Espanha, serão os precursores da rede de telescópios planeada ‘Flyeye [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""]’, um projeto separado que a ESA está a desenvolver para rastrear e seguir objetos que se deslocam rapidamente no céu. Esta rede futura será completamente robótica; o software realizará o planeamento das observações em tempo real e, no final do dia, apresentará as posições e outras informações relativas aos objetos detectados. O projeto TBT [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""] foi concebido para mostrar que o software e o hardware trabalham como previsto.

“O início das observações do TBT2 em La Silla permite ao sistema de observação operar com a configuração prevista de dois telescópios, atingindo-se assim os objetivos deste projeto,” diz Heese.

Apesar de extremamente raros, os impactos na Terra de asteroides perigosos não são inconcebíveis. Desde há milhares de milhões de anos que a Terra é bombardeada periodicamente por asteroides, tanto grandes como pequenos, e o evento de meteoros de Chelyabinsk que ocorreu em 2013 [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""] e que causou cerca de 1600 feridos, a maioria dos quais devido a puas lançadas e vidros quebrados, chamou particularmente a atenção do público para a ameaça que representam os objetos perto da Terra. Objetos maiores causam mais danos, mas felizmente são mais fáceis de detectar e as órbitas dos grandes asteroides conhecidos estão já bastante estudadas. No entanto, estima-se que exista um grande número de objetos mais pequenos ainda por descobrir, que podem causar danos sérios se atingirem uma região populada da Terra.

É neste contexto que surgem o projeto TBT e a futura rede planeada de telescópios Flyeye. Uma vez totalmente operacional, esta rede mapeará o céu noturno em busca de objetos que se movam rapidamente, um avanço significativo na capacidade europeia em descobrir objetos potencialmente perigosos perto da Terra.

O TBT faz parte de um atual esforço inter-organizacional no sentido de obtermos uma imagem mais completa destes objetos e dos potenciais riscos que podem causar. O projeto vem no seguimento do anterior envolvimento do ESO na proteção da Terra contra objetos próximos potencialmente perigosos. Tanto o ESO como a ESA participam ativamente na Rede Internacional de Deteção de Asteroides [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""], apoiada pelas Nações Unidas, e muitas observações destes objetos têm sido realizadas com telescópios do ESO. O New Technology Telescope [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""] do ESO em La Silla, por exemplo, tem sido usado para obter observações de pequenos asteroides próximos da Terra no âmbito do projeto europeu NEOShield-2 [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""].

A atual colaboração inter-organizacional entre o ESO e a ESA é particularmente significativa no estudo de objetos próximos da Terra. Apesar do TBT ser o primeiro projeto de telescópio que se realiza ao abrigo de um acordo de cooperação entre as duas organizações, desde 2014 [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""] que o ESO tem ajudado a ESA a seguir objetos potencialmente perigosos, com o Very Large Telescope no Observatório do Paranal a observar objetos muito ténues. Estes esforços combinados são um enorme passo em frente na procura e gestão de asteroides a nível mundial e provaram já ser úteis em descartar colisões [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""] de asteroides com a Terra.

A instalação e "primeira luz" do TBT2 no Observatório de La Silla do ESO foram levadas a cabo sob condições de saúde e segurança muito restritas. Os observatórios do ESO interromperam temporariamente as suas operações no ano passado devido à pandemia de COVID-19. Entretanto, as observações científicas já recomeçaram, mas com restrições que garantem a segurança e proteção de todas as pessoas a trabalhar nestes locais.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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Os supercomputadores estão a clarear os céus de Vénus

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css="" custom-css-class="" custom-id=""][vc_single_image image="9391" img_size="500x160" onclick="link_image"][better-ads type="banner" banner="3816" campaign="none" count="2" columns="1" orderby="rand" order="ASC" align="center" show-caption="1" lazy-load=""][/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1618660470680{margin-left: 26px !important;}"]O ar irrompe, mais rápido do que o som, 130 quilómetros acima da superfície, soprando de leste, mas é subitamente travado ao anoitecer, comprimido num choque. Poderia estar a acontecer na atmosfera de Vénus, mas é de facto uma simulação de vários dias que corre em supercomputadores, em França, onde foi de início desenvolvida, mas também em Portugal, Estados Unidos e Canada.

[caption id="attachment_9686" align="alignleft" width="960"] Esta imagem mostra o aspeto da atmosfera de Vénus ao nível das nuvens, entre 50 e 70 quilómetros de altitude, muito abaixo da alta mesosfera e termosfera, onde não existem nuvens. Imagem do lado diurno de Vénus, em cores falsas sintetizadas, obtida com a câmara de ultravioletas da sonda Akatsuki, da agência espacial japonesa JAXA, em 2017. Créditos: JAXA/PLANET-C Project Team.[/caption]

A versão melhorada do Modelo da Circulação Geral de Vénus (VGCM na sigla inglesa), um modelo tridimensional totalmente apetrechado com processos físicos e dinâmicos, simula a atmosfera de Vénus com a maior resolução de sempre, até à altitude de 150 quilómetros. É agora capaz de imitar fielmente observações científicas recentes, enquanto revela também detalhes que poderão explicar algumas das muitas incógnitas do planeta gémeo falso da Terra. Estes resultados são relatados num par de artigos publicados online em março na revista científica Icarus [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""], respetivamente com coautoria e liderança de Gabriella Gilli, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""]) e da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""]).

Os dois estudos centraram-se nas altitudes entre os 80 e os 120 quilómetros, uma região altamente variável da atmosfera de Vénus ensanduichada entre os ventos de grande potência do nível das nuvens e da termosfera. “Alguns dos meus colegas chamam a estas camadas superiores a ‘ignotosfera’, para sublinhar a falta de conhecimento e medidas que temos desta região”, diz Gabriella Gilli, que a tem tentado interpretar estendendo o VGCM com processos físicos que ocorrem a maiores altitudes, e validando o modelo com observações da sonda Venus Express [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""], da Agência Espacial Europeia (ESA [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""]), e de telescópios na Terra.

O primeiro dos dois estudos agora publicados “revelou detalhes nunca antes simulados e exibe uma atmosfera noturna altamente variável, sugerida pelas observações, mas nunca descrita por outras simulações numéricas”, diz a coautora Gabriella Gilli. Esta investigadora liderou o segundo estudo, no qual a sua equipa mostra que o modelo é capaz de fornecer estimativas confiáveis para temperaturas e ventos em regiões onde as medições são escassas.

Na ausência de nuvens a elevadas altitudes, as abundâncias de moléculas como o monóxido de carbono ou oxigénio permitem aos cientistas seguir e monitorizar a dinâmica da atmosfera. No passado, observações no lado noturno do planeta de pontos brilhantes de luminescência no infravermelho específica de moléculas de oxigénio e detetados a latitudes elevadas deixaram os cientistas intrigados. Esta versão melhorada do modelo VGCM é a primeira simulação numérica a reproduzir este fenómeno.

Baseado em características inesperadas, que emergiram das simulações mas ainda não observadas em Vénus, Thomas Navarro (UCLA [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""] e McGill University [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""]) e a sua equipa avançaram a primeira explicação para esses padrões na luminescência infravermelha noturna: uma estrutura de choque produzida por um acentuado decréscimo na velocidade do vento supersónico ao crepúsculo e ao alvorecer, e também um tipo de onda atmosférica de gravidade⁴ à escala planetária, designada onda Kelvin. Navarro, o outro primeiro autor e coautor destes estudos, explica: “Essa luminescência muda numa questão de poucas horas por causa da variabilidade do vento acentuada pelo choque. E alcança elevadas latitudes devido à circulação do vento em direção aos polos intensificada pela onda Kelvin.”

A validação do modelo com os dados, e a complementaridade dos dois estudos, dão aos investigadores segurança para interpretar aquelas características inesperadas como sendo responsáveis pela variabilidade observada no hemisfério noturno de Vénus. O dia e a noite em Vénus são de facto radicalmente diferentes porque o planeta roda muito devagar. “Um dia em Vénus é muito longo, cerca de 117 dias terrestres, com implicações na distribuição da radiação solar”, explica Gilli. “O lado noturno é tão frio que foi chamado ‘criosfera’ acima dos 100 quilómetros. Um forte gradiente de temperatura e pressão entre o dia e a noite produz ventos fortes, mais rápidos do que as ondas sonoras, característicos da circulação dia-noite dessas camadas superiores, movendo-se do meio-dia para o lado noturno.”

O VGCM foi primeiro desenvolvido no Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""]), em França. Esta versão atualizada discrimina detalhes ao nível do equador entre células de apenas 200 por 400 quilómetros, e mais pequenas ainda nas outras latitudes. É crucial para interpretar as observações e revelar os mecanismos físicos em jogo em Vénus. Poderá também dar perspetivas sobre o passado ou o futuro do nosso próprio planeta-mãe, mas Vénus é igualmente um análogo para antecipar o estudo de mundos fora do Sistema Solar – exoplanetas em rotação lenta, com elevada pressão à superfície e uma atmosfera densa e nebulosa, em linha com a investigação do IA neste domínio [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""].

Os resultados agora publicados na revista científica Icarus pedem por mais observações do invólucro atmosférico exterior venusiano: a alta mesosfera e a termosfera. Enquanto ainda teremos de esperar cerca de duas décadas por outra missão espacial ao nosso vizinho, telescópios na Terra podem monitorizar as abundâncias de marcadores dinâmicos (compostos químicos) e mapear os ventos e as temperaturas.

Investigadores do IA e estudantes de mestrado em Ciências ULisboa, Diogo Quirino e Vasco Silva, estiveram também envolvidos nestes estudos, afinando os parâmetros do modelo para melhor reproduzir as temperaturas em acordo com dados da Venus Express, e no estudo dos marcadores dinâmicos extraídos do modelo nas mesmas regiões e momentos do dia das observações.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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Equipa internacional faz novas descobertas sobre o jovem sistema planetário AU Microscopii

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css="" custom-css-class="" custom-id=""][better-ads type="banner" banner="3816" campaign="none" count="2" columns="1" orderby="rand" order="ASC" align="center" show-caption="1" lazy-load=""][/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1618168006486{margin-left: 26px !important;}"]Uma equipa internacional de cientistas, que inclui Alexandre Correia, do Centro de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), fez novas descobertas sobre o jovem sistema planetário AU Microscopii (AU Mic), contribuindo assim para uma melhor compreensão da formação e evolução de sistemas planetários.

A equipa, liderada pelo Instituto de Astrofísica de Paris (IAP), em França, mediu a intensa atividade magnética desta estrela e a obliquidade de um dos planetas, tendo ainda descoberto um segundo planeta no sistema.

«O estudo de planetas em torno de diferentes tipos de estrelas permite estabelecer as possíveis relações entre as propriedades das estrelas e dos planetas em torno delas. A maioria dos planetas conhecidos está em órbita de estrelas com idades semelhantes ao Sol, ou seja, com alguns milhares de milhões de anos. No entanto, existem também alguns exoplanetas em torno de estrelas muito mais jovens. O estudo destes planetas jovens permite explorar as propriedades dos sistemas planetários formados recentemente e, dessa forma, compreender melhor os processos físicos que controlam a sua evolução», contextualizam os autores do estudo, publicado na revista científica Astronomy & Astrophysics.

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Figura 1

Imagem artística da estrela jovem AU Mic e um de seus dois planetas. As listras vermelhas sugerem o campo magnético da estrela. São também visíveis erupções na superfície desta estrela ativa. (créditos: NASA-JPL/Caltech)

Figura 2

Visão esquemática da medição da obliquidade do sistema AU Mic. O planeta gira na mesma direção da estrela e o seu plano orbital está alinhado com o plano equatorial da estrela. (créditos: R Cardoso Reis, IA/UPorto)

Figura 3

Deteção do segundo planeta no sistema AU Mic. A quantidade de luz medida pelo satélite TESS em função do tempo é mostrada a azul. As erupções da estrela são modeladas (a amarelo), bem como o trânsito do planeta na frente da estrela (a vermelho), ou seja, o momento em que o planeta passa na frente da estrela e esconde parte dela. Sua luz. (créditos: Martioli et al. (2021), IAP)

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Neste contexto, «o sistema planetário AU Microscopii é particularmente interessante. A estrela, com cerca de metade da massa do Sol, tem apenas 22 milhões de anos e está rodeada por um disco de poeira e gás, que é o que ainda sobra do disco "protoplanetário" no qual os planetas se formaram. A juventude desta estrela é caracterizada em particular por um período de rotação muito rápido e uma forte atividade magnética (erupções, forte campo magnético, etc.)», explica Alexandre Correia.

Neste estudo [icon name="external-link-alt" style="solid" class="" unprefixed_class=""], iniciado em 2019, os cientistas observaram detalhadamente este sistema planetário utilizando o espectrógrafo SPIRou, um instrumento instalado no observatório Canada-France-Hawaii Telescope. Estas observações possibilitaram medir o magnetismo da estrela, entender melhor os efeitos que a atividade magnética induz nas medidas espectroscópicas e deduzir uma obliquidade nula para o sistema. A obliquidade é o ângulo entre o plano orbital do planeta (o plano da órbita em torno da estrela) e o plano equatorial da estrela (o plano perpendicular ao eixo de rotação).

Ao combinar os dados do SPIRou com observações do telescópio espacial TESS, a equipa confirmou que a estrela gira rapidamente em torno de si mesma (em menos de cinco dias) e que apresenta várias protuberâncias por dia na sua superfície, semelhantes às erupções solares, porém muito mais intensas. «A correção desses efeitos permitiu melhorar a medição dos parâmetros do planeta que já era conhecido neste sistema, e também possibilitou a deteção e caracterização de um segundo planeta, que também passa em frente da estrela apresentando trânsitos periódicos. Este segundo planeta do sistema AU Mic é um pouco mais distante e menor do que o primeiro», aprofundam os cientistas.

Segundo os autores do estudo, a configuração do sistema planetário em AU Mic é estável, isto é, «as interações gravitacionais entre os dois planetas não levarão a colisões ou à ejeção de um deles. No entanto, estas interações são bastante fortes e envolvem pequenas variações das suas órbitas ao longo do tempo. Resumindo, AU Mic é um sistema chave que permitirá muitos estudos acerca de planetas jovens, das suas atmosferas, interações planeta-planeta e planeta-disco. Os cientistas poderão assim compreender melhor as fases mais recentes da formação dos sistemas planetários durante sua evolução».[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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Gigantes cósmicos inauguram uma nova era na Astronomia no rádio

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css=".vc_custom_1611161338474{margin-bottom: 40px !important;}" custom-css-class="" custom-id=""][better-ads type="banner" banner="3816" campaign="none" count="2" columns="1" orderby="rand" order="ASC" align="center" show-caption="1" lazy-load=""][/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1611161324045{margin-left: 25px !important;}"]Algumas galáxias projetam jactos de matéria que partem da sua região central e se estendem muito para além da própria galáxia, através do meio intergaláctico. Em alguns casos, estes jatos, detetados em frequências rádio, ultrapassam extensões de centenas de milhares ou mesmo milhões de anos-luz – são as chamadas radiogaláxias gigantes, os maiores objetos individuais que existem no Universo.

Conhecidas menos de mil desde a primeira identificada em 1974, estas radiogaláxias gigantes poderão afinal ser mais comuns do que se pensava e ter estado invisíveis à sensibilidade limite da geração anterior de radiotelescópios, segundo um artigo¹ publicado hoje na revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e que teve a colaboração de José Afonso, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA²) e da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa).

O artigo anuncia a descoberta de duas novas dessas galáxias numa pequena região do céu, algo que se diria impossível em objetos que se acreditava serem tão raros. Em dados recentemente recolhidos com o novo radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul, são visíveis em cada uma destas galáxias dois jactos opostos, típicos de galáxias com núcleo central ativo³, mas com dimensões impressionantes, estendendo-se pelo espaço intergaláctico muitas vezes a dimensão da parte da galáxia que emite na luz visível.

“Parte da matéria em queda para o enorme buraco negro que encontramos no centro destas galáxias ativas acaba por ser ejetada para muito longe”, explica José Afonso. “Mantendo-se brilhante em radiofrequências durante milhões e milhões de anos, esta emissão no rádio pode ser utilizada como um registo da atividade do núcleo ativo ao longo da história da galáxia. Temos estado a detectar apenas ‘o topo do iceberg’ da população de radiogaláxias gigantes, e uma fase tão importante na vida de uma galáxia, a fase de galáxia ativa, é provavelmente muito mais comum do que pensávamos.”

Estas duas estruturas recém-descobertas são então excelentes alvos para conhecer a história e as transformações por que passaram galáxias deste tipo, e até para perceber como é que o centro da nossa própria galáxia Via Láctea poderá eventualmente vir a atravessar fases de muito maior atividade. Situadas respetivamente a 2,1 e 3,8 mil milhões de anos-luz, aquelas duas galáxias têm dimensões da ordem dos sete milhões de anos-luz, o que é mais de 60 vezes o tamanho da nossa galáxia. O estudo reforça a hipótese de que, se forem mais comuns, são de facto radiogaláxias antigas, cujos jactos puderam crescer durante centenas de milhões de anos.

Muitas estarão afinal ainda por descobrir, por serem objetos muito ténues, mas finalmente ao alcance da sensibilidade do MeerKAT, uma infraestrutura de 64 antenas inaugurada em 2018 na África do Sul e um precursor do futuro radiotelescópio Square Kilometre Array (SKA). Num rastreio do céu realizado com o MeerKAT, o rastreio MIGHTEE, um projeto começado em 2010 e que contou com José Afonso e outros investigadores do IA, foi possível identificar os ténues mas longos jactos, incluindo os característicos lóbulos terminais onde o material proveniente do centro da galáxia é detido pelo gás que preenche o meio intergaláctico.

“Neste trabalho participámos na análise das imagens e tivemos de nos assegurar que a emissão de rádio, ao longo de toda a extensão vista na imagem, pertence de facto a uma única estrutura, ou jato”, diz José Afonso. “Tentei também comparar com resultados anteriores para verificar se este par de radiogaláxias gigantes, numa tão pequena área do céu, é uma descoberta tão pouco usual, e sim, é!”

Os investigadores do IA estão a explorar os dados deste levantamento para descobrir galáxias muito mais distantes do que estas, de quando as primeiras galáxias surgiram no Universo. Jacinta Delhaize, investigadora na Universidade da Cidade do Cabo, África do Sul, e primeira autora do artigo, afirma, em comunicado de imprensa daquela universidade: “Esperamos revelar mais destas galáxias gigantes no rastreio MIGHTEE à medida que este progride. Também esperamos encontrar muitas mais com o futuro telescópio Square Kilometre Array”.

Para José Afonso, o estudo das galáxias em rádio frequências vai assistir a uma revolução nos próximos anos. Em 2019, investigadores do IA mostraram como será possível telescópios como o SKA revelar centenas destas primeiras galáxias gigantes na história do Universo. “Estas duas galáxias reveladas agora são exemplos muito mais próximos, mas que nos ajudarão a otimizar as técnicas que estamos a desenvolver para a deteção das primeiras galáxias-monstro. É um período muito entusiasmante para o nosso conhecimento das galáxias no Cosmos”, afirma José Afonso.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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Estudar as atmosferas de exoplanetas

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css=".vc_custom_1605811926003{margin-bottom: 30px !important;}" custom-css-class="" custom-id=""][better-ads type="banner" banner="3816" campaign="none" count="2" columns="1" orderby="rand" order="ASC" align="center" show-caption="1" lazy-load=""][/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1605812253843{margin-left: 26px !important;}"]

[caption id="attachment_8725" align="alignleft" width="960"] Imagem artística da radiação estelar a passar através da atmosfera de um exoplaneta. Parte da radiação estelar é absorvida na atmosfera, por exemplo por moléculas de óxido de titânio ou sódio, enquanto outras partes são dispersas ou passam através da atmosfera praticamente sem interagir com ela. (Crédito: ESO/M. Kornmesser).[/caption]

Recorrendo a dados obtidos pelo espectrógrafo ESPRESSO [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""], uma equipa internacional, que inclui vários investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""]), conseguiu estudar e caracterizar com grande detalhe as atmosferas de três exoplanetas conhecidos. Os resultados fazem parte de uma série de três artigos, aceites para publicação na revista Astronomy & Astrophysics [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""].

O ESPRESSO (Echelle SPectrogaph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) é um espectrógrafo de alta resolução, instalado no observatório VLT (ESO). Foi construído com o objetivo de procurar e detetar planetas parecidos com a Terra, capazes de suportar vida. Para tal, consegue detetar variações de velocidade de cerca de 0,3 km/h. Tem ainda por objetivo testar a estabilidade das constantes fundamentais do Universo.

Instalados no Observatório do Paranal [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""] do ESO [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""], o ESPRESSO alia a sua estabilidade única ao incrível poder coletor do Very Large Telescope (VLT), o que torna possível o estudo de atmosferas de exoplanetas com grande resolução espectral. Para Nuno Cardoso Santos [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""] (IA & Dep. de Física e Astronomia [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""] da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""]): “os resultados mostram que é possível, a partir do solo, usar o ESPRESSO para fazer medições semelhantes às que se conseguem com o telescópio espacial Hubble.”

Santos participou nos três artigos, sendo ainda primeiro autor de um deles, em que a equipa estudou a atmosfera do exoplaneta HD209458b, detetando a presença de óxido de titânio e sódio. “No entanto, os resultados mostram que existe algo que ainda não foi possível identificar. Serão precisas mais observações, ou modelos de atmosferas mais precisos, para podermos concluir”, acrescenta Santos.

Eduardo Cristo [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""], investigador do IA e aluno de doutoramento na FCUP explica que: “A técnica irá agora ser aplicada a outros exoplanetas, a maioria pertencente ao GTO (Guaranteed Time Observations) do consórcio do ESPRESSO, com o objetivo de alargar o conhecimento que temos sobre atmosferas de exoplanetas, quais os mecanismos que estão presentes e determinar a sua composição.”

Noutro desses artigos, a equipa estudou o espectro de transmissão do júpiter ultra-quente WASP-121b, detetando na sua atmosfera elementos como sódio, hidrogénio, magnésio, cálcio, potássio e vestígios de lítio. A presença deste último elemento pode ajudar a entender melhor a história de formação de planetas.

Um “júpiter ultra quente” é um tipo de exoplaneta com massa semelhante à de Júpiter, mas que orbita extremamente próximo da sua estrela, com períodos inferiores a 3 dias (por comparação, Mercúrio demora 88 dias a completar uma órbita em torno do Sol) e temperaturas superiores a 2000º C.

O investigador do IA e da Universidade do Porto (UPorto [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""]) Sérgio Sousa [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""], coautor dos três artigos, comenta: “O ESPRESSO pode até ter sido desenhado com a ideia de detetar planetas poucos massivos na busca de uma Terra 2.0, mas estes resultados vêm provar que é muito mais do que um simples detetor de planetas e permite também a caracterização das atmosferas de exoplanetas em trânsito.”

Quem também participou nos três artigos foi Olivier Demangeon [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""], investigador do IA e da UPorto, que comenta: “Estes artigos são um bom exemplo da abundância de informação que o ESPRESSO pode fornecer sobre as atmosferas dos exoplanetas, como a presença de água, mas também de outros átomos e moléculas que raramente vemos na atmosfera da Terra, tais como absorsores de calor como o óxido de Titânio”.

No último destes artigos, a equipa usou o ESPRESSO para estudar o exoplaneta WASP-127b e aplicar uma nova técnica, que permite distinguir se um planeta tem ou não nuvens, através da deteção de vapor de água. 

Para Alexandre Cabral [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""] (IA & Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""]), co-autor destes artigos e responsável pela componente de instrumentação do ESPRESSO: “Estes resultados refletem não só a excelência da ciência como também o impacto da participação portuguesa, durante quase uma década, no desenho e construção do ESPRESSO. Estes resultados são agora uma das bases de trabalho para o desenvolvimento dos novos instrumentos, como o HIRES [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""] que será instalado no grande telescópio ELT [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""] de 40 m.”

A participação do IA no ESPRESSO faz parte de uma estratégia mais abrangente para promover a investigação em exoplanetas em Portugal, através da construção, desenvolvimento e definição científica de vários instrumentos e missões espaciais, como a missão CHEOPS [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""] (ESA [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""]), já em órbita. Esta estratégia irá continuar durante os próximos anos, com o lançamento do telescópio espacial PLATO [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""] (ESA), a recém aprovada missão Ariel [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""] (ESA) e a instalação do espectrógrafo HIRES no maior telescópio da próxima geração, oELT (ESO).[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-user-listing-4 columns="1" title="" icon="" hide_title="1" heading_color="" heading_style="default" title_link="" filter_roles="0" roles="" count="1" search="" order="DESC" order_by="user_registered" offset="" include="9" exclude="" paginate="none" pagination-show-label="0" pagination-slides-count="3" slider-animation-speed="750" slider-autoplay="1" slider-speed="3000" slider-control-dots="off" slider-control-next-prev="style-1" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" custom-css-class="" custom-id="" override-listing-settings="0" listing-settings="" bs-text-color-scheme="" css=""][/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1603625815522{margin-left: 26px !important;}"]Que intervalo de tempo e de espaço, de matéria e de energia, é esse Universo em que a nossa vida pontua? Em que singularidade se originou? Quando é que foi t = 0? Há cerca de 13,7 biliões de anos, quando todo o Universo, conhecido e desconhecido, estava reunido num único ponto infinitesimamente compacto, imensurável, adimensional!?

Foi Georges Lemaître, padre e cientista, o primeiro a propor, em 1927, um início assim para o Universo. Sem dimensões de tempo nem de espaço, uma singularidade. Chamou-lhe a “hipótese do átomo primevo” e baseava-se em assumpções decorrentes da teoria da relatividade geral de Einstein. Anos mais tarde, em 1949, Ferd Hoyle haveria de baptizar esse momento com a designação “Big Bang”.

O modelo do “Big Bang” não descreve a singularidade, mas sim o que aconteceu imediatamente a seguir a ela e que acabou por nos dar origem. Segundo a teoria mais corrente do “Big Bang”e a teoria da inflação, a partir da singularidade, esse nada absoluto grávido de tudo, o universo expandiu-se, súbita e incontrolavelmente e, em cerca de 0,0000000000000000000000000000001 segundos, emergiram as forças da gravidade, do electromagnetismo, as forças nucleares fortes e fracas.

Sob acção destas forças, uma revoada de partículas elementares, fotões, electrões, protões, neutrões, resultantes de outras fundamentais como os quarks, polvilharam o nada em todas as direcções, em número de 1 seguido de 89 zeros de partículas, de cada tipo.

Em 1929, Hedwin Hubble observou que a distância aparente de galáxias distantes era tanto maior quanto maior fosse o desvio para o vermelho dos seus espectros luminosos observáveis. E, espantosamente, verificou que quanto mais distantes se encontravam maior era a velocidade a que se afastavam da nossa posição aparente.

Constatamos que as galáxias mais longínquas se afastam umas das outras a velocidades tanto maiores quanto mais longe estiverem de nós. Afastam-se de quê? Da singularidade inicial. Vão para onde? Para o nada infinito no tempo, finito num intervalo de espaço em expansão!

Até onde podemos ver, e ver permite-nos calcular distâncias no espaço e no tempo, através dos actuais radiotelescópios, a fronteira do Universo visível encontra-se algures a 145 biliões de triliões de quilómetros (14 000 milhões de anos-luz) de distância aparente!

Universo visível? …O espanto esmaga-nos com o peso do Universo que não é visível, preenchido por matéria dita negra e que corresponde a 85% de toda a matéria conhecida no Universo.

Viajamos num mar de escuridão que não emite radiação electromagnética! E por isso esse oceano cósmico é indetectável pelos nossos olhos, adaptados que estão a sentir uma pequena fresta, um intervalo suficiente do espectro da luz solar.

E que vazio? Incomensurável! Num átomo de hidrogénio, o combustível das estrelas e o elemento mais abundante do Universo, 99,9999% é vazio! O seu núcleo, constituído por um único protão, ocupa apenas 0,00001% do volume de todo o átomo. O resto é nada preenchido por uma certa probabilidade de encontramos um electrão, num determinado estado quântico. E é a força de repulsão electrostática entre as nuvens electrónicas e o que resulta do princípio de exclusão quântico, que os diferentes átomos que nos constituem interagem e nos dão esta sensação de preenchimento que temos quando apertamos as mãos.

E, paradoxalmente, é esse intervalo cheio de vazio que permite interacções entre átomos diferentes, gerando compostos que arquitectam a vida tal qual a conhecemos.

Somos um intervalo vazio semeado de átomos e de luz, cerzidos numa janela sempre crescente de tempo e de espaço.

E neste intervalo assim crescente, somos o resultado de uma singularidade de gente.

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Ondas de areia gigantes em movimento no planeta Marte observadas pela primeira vez

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css=".vc_custom_1596388899625{margin-bottom: 120px !important;}" custom-css-class="" custom-id=""]

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[/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1596388883844{margin-left: 26px !important;}"]Pela primeira vez, uma equipa internacional de cientistas planetários, que inclui David Vaz, do Centro de Investigação da Terra e do Espaço da Universidade de Coimbra (CITEUC), observou o movimento de ondas gigantes de areia, designadas megaripples (“megaondulações”), no planeta Marte.

Esta descoberta, resultado de cerca de uma década de observações (entre 2007 e 2016), assume particular relevância, uma vez que, até agora, se pensava que estas estruturas - por serem constituídas por partículas de areia mais grossa - não estariam ativas (o vento atualmente não conseguiria fazer mover estas partículas). «Como não existiam evidências de que se movimentavam, acreditava-se que seriam "relíquias" da atividade de ventos mais fortes que terão existido no passado em Marte. No entanto, as nossas observações são bastante conclusivas e contrariam esta visão, ou seja, as megaripples em Marte estão definitivamente ativas», explica David Vaz.

Para chegar a esta conclusão, de que afinal as “megaondulações” movem-se pelo planeta vermelho, embora lentamente (cerca de 10 centímetros por ano), a equipa liderada por Simone Silvestro, do INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte (Itália), analisou mais de um milhar destas estruturas sedimentares, utilizando imagens de alta resolução adquiridas pela sonda Mars Reconnaissance Orbiter, da NASA, em duas regiões de Marte: cratera McLaughlin e Nili Fossae.

A participação do investigador do CITEUC nesta descoberta centrou-se no «processamento das imagens da superfície obtidas pela sonda e na aplicação de várias técnicas, desenvolvidas anteriormente, que permitem medir com grande precisão os fluxos de sedimentos (velocidade de transporte e quantidade de sedimentos transportados por ação do vento) na superfície de Marte».

«Neste estudo foi particularmente importante medir a velocidade e o modo como as megaripples, um tipo específico de ondulações que se formam pelo transporte de sedimentos devido à ação do vento, se deslocaram durante um intervalo de tempo de quase 10 anos terrestres», sublinha.

David Vaz contribuiu também com um conjunto de medições de velocidade de migração e fluxos sedimentares para dunas de outras regiões de Marte, «que serviram para enquadrar e explicar as observações feitas nas duas áreas em que o estudo se foca», tendo participado ainda nos trabalhos de campo que decorreram no deserto marroquino em 2017 e 2019, onde se estudaram «megaripples terrestres. Este trabalho, no fundo, serviu de preparação e de inspiração para as descobertas que fizemos posteriormente em Marte». Isto porque o fenómeno observado em Marte também se regista na Terra, embora a escalas e velocidades muito diferentes.

Ainda de acordo com David Vaz, doutorado em Geologia pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), este estudo «é importante porque demonstra, pela primeira vez, que estas estruturas sedimentares (megaripples) estão ativas, e que o vento na superfície marciana será suficientemente forte para movimentar partículas de maiores dimensões, ou seja, esta descoberta vem confirmar que Marte é um planeta bastante ativo do ponto de vista geológico, mesmo que a velocidades muito menores do que na Terra, os processos geológicos continuam a moldar a superfície do planeta».

A equipa, que integra ainda cientistas da Università degli Studi “Gabriele d'Annunzio” (Itália), Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona (USA), Planetary Science Institute (USA) e Ben‐Gurion University of the Negev (Israel), pretende agora estender a investigação de megaripples a todo o planeta Marte.

O estudo, publicado recentemente no Journal of Geophysical Research: Planets [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""], foi destacado e comentado na Science na última semana.

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Matéria de supernova em laboratório

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css=".vc_custom_1596011461954{margin-bottom: 100px !important;}" custom-css-class="" custom-id=""]

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[/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1596011443913{margin-left: 25px !important;}"]Uma equipa de cientistas do Centro de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC) e da Universidade de Caen, na Normandia, em França, determinou as propriedades da matéria criada em laboratório com caraterísticas semelhantes às da matéria que se forma em supernovas ou na fusão de estrelas de neutrões.

Nesta experiência, que decorreu no laboratório GANIL (Grand Accélérateur National d'Ions Lourds) no âmbito da colaboração INDRA, foi possível criar matéria análoga à que se forma neste tipo de eventos muito explosivos a partir da colisão de um núcleo de estanho contra um núcleo de xénon. Este tipo de experiências contribui para conhecer melhor as condições em que se geram e evoluem as supernovas, e a fusão de estrelas de neutrões.

Os resultados do estudo, já publicado na Physical Review Letters [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""], revista da Sociedade Americana de Física, «permite-nos saber como é formado o meio em eventos como supernovas ou a fusão de estrelas de neutrões, e determinar de que modo é transferida a energia entre os diferentes constituintes, nomeadamente, a energia depositada na estrela pelos neutrinos antes destes escaparem para o universo. Na fusão de estrelas de neutrões, este conhecimento pode indicar qual a quantidade de material que é expelido e observado na forma de uma kilonova», declaram Constança Providência e Helena Pais, do Centro de Física da FCTUC.

Helena Pais foi a responsável pela análise dos dados experimentais que determinou as interações que ocorrem na matéria resultante deste tipo de eventos, e em que condições ainda existem pequenos agregados antes da matéria se tornar homogénea, devido ao aumento da densidade, já que «a baixas densidades, a matéria não é homogénea, e as suas propriedades determinam a evolução de uma supernova ou da fusão de duas estrelas», esclarece a investigadora.

Para uma correta interpretação dos resultados, foi ainda essencial o modelo teórico previamente desenvolvido por Constança Providência e Helena Pais.

As estrelas de neutrões são um dos objetos mais compactos do Universo, juntamente com os buracos negros. Apesar de terem uma massa comparável à do Sol, entre uma a duas massas solares aproximadamente, o seu raio não vai para além de 15 km, muito inferior ao raio do Sol, com cerca de 700 000 km. Podemos imaginar estes astros como se se tratassem de um núcleo atómico gigante.

Estrelas de neutrões formam-se em eventos muitos explosivos - as supernovas. «Este tipo de eventos liberta em poucos dias mais energia que o Sol em toda a sua vida! Atualmente pensa-se também que a formação dos elementos mais pesados que conhecemos, entre os quais os metais nobres, como o ouro e a platina, poderá acontecer quando duas estrelas de neutrões colidem», explicam as investigadoras, concluindo que, «para descrever qualquer destes eventos é necessário conhecer como se comporta a matéria estelar, desde densidades muitos baixas até densidades cerca de várias vezes a densidade de matéria no centro de um núcleo atómico».

Estas estrelas, que são constituídas essencialmente por neutrões, contêm também outro tipo de partículas no seu interior. «Além de protões e eletrões que, em conjunto com os neutrões, constituem os átomos, que nada mais são que os blocos de construção da matéria terrestre, acredita-se também que vários outros tipos de partículas, e possivelmente novos estados de matéria, alguns que podem ser criados e estudados em aceleradores de partículas, podem existir no interior destes objetos compactos», explicam Helena Pais e Constança Providência.

«Hiperões (partículas semelhantes aos nucleões mas que contêm quarks estranhos), condensados de Bose-Einstein de piões ou kaões (um tipo especial de matéria bosónica), e matéria de quarks são alguns exemplos. Matéria de quarks fria, que não é acessível no laboratório, pode igualmente existir no interior destas estrelas em diferentes fases, cada fase com propriedades únicas. É por esta razão que os físicos nucleares e de partículas estão tão interessados em estudar as estrelas de neutrões. Além disso, como estes objetos são muito compactos, também são ótimos laboratórios para testar a teoria da relatividade geral», notam.

O estudo teve financiamento da Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) e da ação COST PHAROS. A investigadora Helena Pais foi ainda financiada pelo LPC - Universidade de Caen, onde se deslocou em missão para fazer a análise dos dados.


Artigo científico: “Low Density In-Medium Effects on Light Clusters from Heavy-Ion Data”, Helena Pais, Rémi Bougault, Francesca Gulminelli, Constança Providência, et al, Phys. Rev. Lett. 125, 012701 (2020), https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.125.012701. Pode também ser consultado em: https://arxiv.org/abs/1911.10849 [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""]. [/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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Cientista da UC participa na descoberta de dois exoplanetas com forte interação

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css=".vc_custom_1594198018717{margin-bottom: 150px !important;}" custom-css-class="" custom-id=""][better-ads type="banner" banner="3816" campaign="none" count="2" columns="1" orderby="rand" order="ASC" align="center" show-caption="1" lazy-load=""][/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1594198001668{margin-left: 25px !important;}"]Alexandre Correia, cientista da Universidade de Coimbra (UC), integra uma equipa internacional que descobriu um sistema planetário particularmente interessante em torno da estrela WASP-148. O estudo vai ser publicado brevemente na revista Astronomy & Astrophysics [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""].

O sistema descoberto possui dois planetas com massas semelhantes a Saturno, e com períodos orbitais de apenas 9 e 35 dias. Esta configuração origina variações nos períodos orbitais devido às interações gravitacionais entre os dois planetas. Estas variações foram observadas pela primeira vez a partir da superfície da Terra.

Desde a descoberta, em 1995, do primeiro exoplaneta (planeta em torno de uma estrela que não o Sol), que o número de novos planetas conhecidos não para de aumentar. A procura de sistemas com vários planetas em torno da mesma estrela é particularmente interessante, uma vez que eles interagem entre si e permitem determinar mais propriedades sobre o sistema.

[caption id="attachment_6694" align="alignleft" width="300"] Figura 1: Espectroscópio SOPHIE (© OSU Pytheas, CNRS, AMU). Montado no telescópio de 193 cm do Observatório de Haute-Provence e regulado em temperatura e pressão. Este instrumento permite que os exoplanetas sejam detetados e caracterizados pela medição precisa das pequenas variações de velocidade das estrelas hospedeiras.[/caption]

Quando existe um único planeta em torno da estrela, ele tem um período orbital bem definido, que não varia com o tempo. Sempre que o planeta passa em frente da estrela, «podemos detetar uma pequena diminuição na luz desta, fenómeno apelidado de "trânsito planetário". Os trânsitos ocorrem em intervalos de tempo regulares, permitindo que o período orbital do planeta seja medido com bastante precisão. Se a estrela hospedar um segundo planeta, as interações gravitacionais entre os dois planetas originam pequenas modificações das suas órbitas. Como consequência, os trânsitos planetários ocorrem um pouco adiantados ou atrasados entre duas passagens em frente da estrela, um fenómeno chamado de "variações do tempo de trânsito" (ou TTVs na sigla em inglês)», explicam os autores do estudo, liderado pelo Instituto de Astrofísica de Paris (França).

Embora previstas do ponto de vista teórico, as TTVs permaneceram sem ser observadas durante muito tempo, apesar de inúmeras observações com telescópios terrestres. Com efeito, na maioria dos casos, as interações gravitacionais levam a TTVs de apenas alguns segundos ou menos, que são muito difíceis de detetar. O telescópio espacial Kepler foi o primeiro a conseguir medir TTVs num sistema planetário, em 2010, às quais se seguiram outras medições, mas sempre através de telescópios espaciais como o Kepler. A observação de TTVs exige instrumentos muito precisos e simultaneamente planetas de grande massa que se encontrem em órbitas relativamente próximas.

Nesta descoberta, Alexandre Correia, investigador do Centro de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), esteve envolvido «na análise das interações entre os planetas. Verificámos com simulações numéricas que o sistema é estável até inclinações de 35 graus, e que as TTVs observadas estão de acordo com o que seria de esperar para este tipo de sistema».

O sistema planetário WASP-148 agora encontrado, salienta a equipa, «foi descoberto usando unicamente telescópios terrestres. O primeiro planeta, com uma massa semelhante a Saturno e um período orbital de apenas cerca de 9 dias, foi observado pela primeira vez pelo instrumento SuperWASP, instalado no Observatório Roque de los Muchachos em La Palma, nas Ilhas Canárias, Espanha». A partir de 2014, a estrela foi igualmente observada com o espectrógrafo de alta resolução SOPHIE (Figura 1 em anexo) instalado no Observatório de Haute-Provence, em França, que mede as variações na velocidade da estrela. A combinação destas observações levou à conclusão de que a estrela WASP-148 hospeda um segundo planeta, igualmente com uma massa semelhante a Saturno e um período orbital de cerca 35 dias (Figura 2).

[caption id="attachment_6695" align="alignleft" width="1200"] Figura 2: As medidas de velocidade radial (a vermelho) da estrela WASP-148 com o espectroscópio SOPHIE no Observatoire de Haute-Provence (© G. Hébrard et al.). Elas mostram a variação da velocidade da estrela devido aos planeta com período de 9 dias (esquerda) e de 35 dias (direita). As linhas pretas representam o modelo teórico ajustado.[/caption]

Ao contrário do primeiro planeta a 9 dias, o segundo planeta a 35 dias não transita em frente da estrela. «Isto deve-se ao facto dos dois planos orbitais serem diferentes. Não é possível ainda sabermos exatamente qual a inclinação entre as duas órbitas, mas simulações em computador sobre o sistema WASP-148 mostram

que para o sistema permanecer estável a inclinação poderá ser no máximo 35 graus», esclarece Alexandre Correia.

A razão entre os dois períodos orbitais é próxima de quatro, pelo que as interações gravitacionais entre os planetas são amplificadas por um fenómeno conhecido por ressonância. Como as massas dos planetas são elevadas, este sistema é o candidato ideal para observar as TTVs a partir da Terra. De facto, usando pequenos telescópios localizados nas Ilhas Canárias (telescópios Nites, Carlos-Sánchez e Liverpool) e em França (Observatório amador Hubert-Reeves, em Ardèche), verificou-se que os trânsitos ocorrem com um quarto de hora de atraso ou de avanço (Figura 3).

[caption id="attachment_6696" align="alignleft" width="1200"] Figura 3: Exemplo de trânsitos do planeta com período orbital de 9 dias (© G. Hébrard et al.). Cada ponto indica a quantidade de luz medida a partir da estrela. A linha preta representa o modelo teórico. Uma pequena diminuição na curva de luz é observada quando o planeta passa na frente da estrela. A medição do centro de trânsito permite que as TTVs provocadas pelos efeitos gravitacionais dos planetas sejam detetadas.[/caption]

A equipa sublinha que o resultado desta investigação constitui a «primeira deteção de TTVs a partir da superfície da Terra, obtida através de mais de dez anos de observações. Nos próximos meses e anos, o sistema WASP-148 será objeto de numerosos estudos teóricos e observações adicionais, o que permitirá melhorar as medições das suas propriedades e melhor compreender a sua estrutura e evolução». Em particular, o sistema será observado em breve pelo telescópio espacial TESS da NASA (Transiting Exoplanet Survey Satellite). «Estas observações, com muito mais precisão que as efetuadas na Terra, irão medir nove trânsitos consecutivos do planeta a 9 dias, o que permitirá determinar a inclinação entre as duas órbitas», concluem os investigadores.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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Grande parte dos átomos do nosso corpo foi fabricada nas estrelas

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-user-listing-4 columns="1" title="" icon="" hide_title="1" heading_color="" heading_style="default" title_link="" filter_roles="0" roles="" count="1" search="" order="DESC" order_by="user_registered" offset="" include="12" exclude="" paginate="none" pagination-show-label="0" pagination-slides-count="3" slider-animation-speed="750" slider-autoplay="1" slider-speed="3000" slider-control-dots="off" slider-control-next-prev="style-1" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" custom-css-class="" custom-id="" override-listing-settings="0" listing-settings="" bs-text-color-scheme="" css=".vc_custom_1591809013706{margin-bottom: 250px !important;}"]

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[/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1591807411793{margin-left: 20px !important;}"]Quando olhamos à nossa volta, por exemplo, num passeio pelo campo, podemos ver rochas, a água que corre num rio, ou respirar o ar. As rochas poderão ter silício, cálcio e carbono. A água é constituída por moléculas com dois átomos de hidrogénio e um de oxigénio, e pode ter dissolvidos minerais, como o magnésio, ou o sódio. Ao respirarmos inalamos moléculas de oxigénio, que irão fluir no nosso sangue, onde também corre ferro. Têm cálcio os nossos ossos, magnésio os músculos e fósforo o nosso cérebro.

[caption id="attachment_6241" align="alignleft" width="960"] Fred Hoyle e William Fowler[/caption]

Tudo à nossa volta e nós mesmos somos constituídos por átomos. O conceito de átomo, partícula ínfima, surgiu ainda na antiguidade, na Grécia e na Índia. Ao longo da história da ciência, vários cientistas foram identificando os elementos químicos, ou seja, aquelas substâncias que são constituídas por um mesmo tipo de átomo.

Em 1869, o químico russo Dmitri Mendeleev tentou sistematizar o conhecimento já reunido sobre os elementos químicos, tentando organizá-los segundo as suas propriedades físicas e comportamentos químicos. Produziu então a primeira tabela periódica [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""], com os 70 elementos conhecidos na época.

Isto foi há 150 anos. 2019 foi declarado pela Unesco como o ano internacional da tabela periódica [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""] dos elementos químicos. Um dos objetivos é sensibilizar para a importância deste instrumento, que é como uma janela sobre tudo o que existe no Universo, incluindo nós próprios.

Mas de onde vêm todos estes elementos químicos?, que é como perguntarmo-nos como foi produzido o material de que somos feitos.

De onde vieram os átomos?

Em 1869 Mendeleev não sabia explicar o porquê das propriedades que lhe permitiam organizar os elementos químicos em grupos. Só em 1911 é que Ernest Rutherford propôs um modelo de átomo que, embora mais tarde aperfeiçoado pela mecânica quântica, nos fornece uma ideia realista da estrutura do átomo.

No seu centro encontra-se o núcleo, com carga elétrica positiva e onde se concentra a maior parte da sua massa. À volta deste ‘orbitam’ eletrões – ou no caso do hidrogénio, apenas um eletrão – partículas de carga elétrica negativa.

A carga elétrica positiva do núcleo deve-se a outras partículas, os protões. O que distingue os diferentes elementos químicos é o número de protões presentes no núcleo.

Mas sendo os protões da mesma carga elétrica, dever-se-iam repelir uns aos outros pelo efeito da força eletromagnética. Algo terá fornecido energia suficiente para contrariar essa força eletromagnética ao ponto de os protões se encontrarem extremamente próximos entre si. Então entra em ação outra força da natureza, a força nuclear forte, que os fez agarrarem-se uns aos outros.

George Gamow, nascido na Ucrânia e naturalizado americano, era um dos maiores defensores da ideia de que o Universo terá tido uma origem muito densa e quente. Nessas condições iniciais, defendia ele num artigo publicado em 1946, existiria energia suficiente para se produzirem em sequência todos os elementos químicos, os de maior massa a partir dos mais leves.

Existiam, porém, duas lacunas, duas posições nessa sequência que a interrompiam e que impediam os elementos mais pesados de se formarem. A resposta teria então de estar noutro lado.

Nessa mesma altura, Fred Hoyle, natural da província de York, em Inglaterra, e professor na Universidade de Cambridge, começara a voltar-se para as estrelas como potenciais fábricas dos elementos químicos. Foi ele o primeiro a introduzir o conceito de nucleossíntese estelar.

É de recordar que Fred Hoyle foi um dos maiores críticos à teoria de um Universo inicial quente e denso, defendida por Gamow. Foi Hoyle que cunhou com sarcasmo a expressão “Big Bang” (grande ‘bang’). É curioso que os astrónomos designem a teoria do Big Bang, hoje com fortes evidências científicas, com uma expressão criada por alguém que não acreditava nela.

A energia das estrelas

Prosseguindo com o conceito de nucleossíntese estelar, recuemos a 1920. Neste ano, Arthur Eddington foi o primeiro a sugerir que a energia do Sol e das outras estrelas, a energia que nos dá luz e calor, seria de origem nuclear, ou seja, produzida pela conversão de matéria – neste caso, partículas nucleares – em energia.

Só quase vinte anos depois, em 1939, é que Hans Bethe, físico alemão naturalizado americano, descreveu dois processos pelos quais o Sol poderia retirar a sua energia dessa forma e em quantidade suficiente para se manter ativo por milhares de milhões de anos. Em ambos os processos, núcleos de hidrogénio – ou seja, simples protões – são convertidos em núcleos de hélio, os dois primeiros elementos da tabela periódica de Mendeleev.

Nessa mesma década de 30s, William Fowler, engenheiro que, entretanto, se dedicara à física nuclear, trabalhava no Instituto de Tecnologia da Califórnia num laboratório de nome Kellogg. Financiado pelo “rei” dos cereais de pequeno-almoço, este laboratório tinha por objetivo estudar tratamentos para o cancro com recurso a raios X, mas nele começaram a ser também desenvolvidos estudos de física nuclear.

Fowler apercebeu-se que as reações nucleares que ele estava a analisar em laboratório eram as mesmas que Hans Bethe afirmava ocorrerem no interior das estrelas. Mas tanto Bethe, como depois Fowler, estavam interessados em conhecer a capacidade das estrelas para produzirem energia termonuclear.

A perspetiva de Fred Hoyle, porém, era outra. Hoyle pensou se, consumido o hidrogénio pelos processos descritos por Bethe, o hélio resultante poderia passar a ser a base para a produção de núcleos de maior massa.

Somos feitos da matéria das estrelas

No final dos anos 40 e inícios da década de 50, Hoyle desenvolvia modelos do interior das estrelas e de como estas evoluíam, ou envelheciam, para gigantes vermelhas. Começou então a colaborar com William Fowler, com viagens de ambos para um e outro lado do Atlântico.

Fowler reunira nos últimos anos dados experimentais de taxas de reação nuclear. O objetivo era conciliar um modelo do interior das estrelas com a produtividade das reações nucleares observadas em laboratório. E ambos deveriam ainda ser concordantes com as abundâncias dos elementos químicos, tanto na Terra como no Universo, através do estudo de meteoritos e da análise da luz das estrelas.

Como resultado deste trabalho em três frentes, publicaram em 1957, junto com Margaret Burbidge e Geoffrey Burbidge, um dos mais importantes artigos na história da ciência, “Síntese dos Elementos nas Estrelas [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""]”.

Neste artigo explicaram como, em estrelas mais evoluídas do que o Sol, na fase de gigante vermelha, são produzidos os elementos químicos do hélio até ao ferro (este com 26 protões no núcleo). Depois, só na fase final da vida de algumas estrelas com maior massa, ocorre a produção dos restantes elementos encontrados na natureza. Nesta fase, essas estrelas explodem, num fenómeno a que se dá o nome de supernova, e na explosão libertam todo esse material para o espaço.

No entanto, a quantidade de hélio no Universo não pode ser explicada apenas pelo fabrico estelar. As atuais abundâncias de deutério (um isótopo do hidrogénio, ou seja, um núcleo constituído por um protão e um neutrão) e de hélio devem-se às condições iniciais do Universo, tal como inicialmente proposto por George Gamow em 1946, e demonstrado em conjunto com o seu estudante de doutoramento Ralph Alpher dois anos depois.

Foi só nas fornalhas das primeiras gerações de estrelas no Universo que se criaram todos os outros elementos mais pesados a partir do carbono (com 6 protões no núcleo), elementos essenciais para que mais tarde se formassem planetas e formas de vida como nós. Por esta razão Carl Sagan vulgarizou a famosa frase “Somos feitos do material das estrelas”.

Em 1983, William Fowler recebeu o Prémio Nobel da Física, partilhado com Subrahmanyan Chandrasekhar, mas ficou surpreendido por não o partilhar com Fred Hoyle, o seu amigo inglês com quem fazia caminhadas na Escócia.

Esta terá sido uma das injustiças da Academia das Ciências Sueca, que também não incluiu no prémio Nobel de 1974 Jocelyn Bell [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""], outra “estrela” já divulgada nesta série. Curiosamente, Fred Hoyle fora então um dos mais agressivos críticos, embora talvez de forma menos correta, a esta exclusão de Bell do mais elevado galardão no mundo da Física.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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O céu de junho de 2020

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-user-listing-4 columns="1" title="" icon="" hide_title="1" heading_color="" heading_style="default" title_link="" filter_roles="0" roles="" count="1" search="" order="DESC" order_by="user_registered" offset="" include="11" exclude="" paginate="none" pagination-show-label="0" pagination-slides-count="3" slider-animation-speed="750" slider-autoplay="1" slider-speed="3000" slider-control-dots="off" slider-control-next-prev="style-1" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" custom-css-class="" custom-id="" override-listing-settings="0" listing-settings="" bs-text-color-scheme="" css=".vc_custom_1591437694142{margin-bottom: 250px !important;}"][better-ads type="banner" banner="3816" campaign="none" count="2" columns="1" orderby="rand" order="ASC" align="center" show-caption="1" lazy-load=""][/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1591437499691{margin-left: 20px !important;}"]Em junho começa o verão e vamos poder observar os 5 planetas visíveis a olho nu.

Dia 5 é dia de lua cheia. Já no dia 8, a lua, num minguante quase cheio, vai estar a 8 graus do planeta Júpiter. No dia seguinte o nosso satélite, que anda cerca de “um palmo” por dia no céu, vai estar a 6 graus de Júpiter e a 3 graus de Saturno, com três astros a formarem um triângulo no céu.

[caption id="attachment_6056" align="alignleft" width="1508"] Figura 1: O céu virado a Sul no dia 9 de junho às 04:45. A Lua, com os planetas Saturno e Júpiter formam um triângulo. À esquerda, a Sudeste, ainda se pode ver o planeta Marte. (Imagem: Ricardo Cardoso Reis/Stellarium).[/caption]

No início do mês, Júpiter nasce por volta da meia-noite, mas com o passar dos dias vai nascer cada vez mais cedo e vai ficando cada vez mais alto. No dia 30 já nasce por volta das 22:00. Em relação a Saturno, este nasce apenas meia hora mais tarde, pois os dois planetas estão a pouco mais de 4 graus de distância um do outro, no início de junho. Júpiter vai-se afastando um bocadinho ao longo do mês e no dia 30 os dois planetas estarão separados por 6 graus.

No dia 13, a Lua atinge o quarto minguante e passa a apenas 3 graus de Marte. O planeta nasce por volta das 2:30 da manhã no início do mês e por volta da 1:30 no dia 30, passando da constelação de Aquário para a de Peixes.

Quanto a Mercúrio, no início do mês o planeta pode observar-se ao anoitecer, ainda que baixo no horizonte. No dia 7, às 21:30, está a mais ou menos virado a Oeste (à esquerda do pôr-do-Sol), cerca de 13 graus acima do horizonte. O planeta vai ficando cada vez mais baixo no céu e no dia 15 já só se vê mesmo rente ao horizonte, durante uns minutos, assim que o Sol se põe. A partir do dia 19, deixa mesmo de se ver.

Vénus foi a “estrela da tarde” durante os últimos meses, mas depois de passar em frente ao Sol, passa para o céu do amanhecer. Volta a ser visível lá para meio do mês de junho e no dia 30, quando o Sol nasce, estará a uma altura de quase 20 graus.

No dia 19 a Lua, apenas 4% iluminada, passa a cerca de 1 grau do planeta Vénus. Os dois podem ver-se apenas durante cerca de uma hora, já que Vénus nasce às 5 da manhã e o amanhecer ocorre por volta das 6 da manhã.

No dia 20 de junho, às 22:44, ocorre o solstício de Verão (no hemisfério Norte). Neste dia, o Sol atinge o ponto mais alto no céu (e passa mais tempo acima do horizonte) em todo o ano.

Neste dia o Sol em Bragança nasce às 5:52 e põe-se às 21:05, enquanto no Porto nasce às 6:02 e põe-se às 21:11. Em Coimbra o dia dura das 06:04 às 21:07, em Lisboa das 06:12 às 21:05 e em Faro das 06:12 às 20:55. No Funchal (arquipélago da Madeira) o Sol nasce às 07:00 e põe-se às 21:18. Já em Ponta Delgada (nos Açores), nasce às 06:21 e põe-se às 21:08.

[caption id="attachment_6057" align="alignleft" width="1298"] Figura 2: O céu por volta das 5:30 do dia 19 de junho. O minguante da Lua, iluminada a apenas 4%, está quase colada ao planeta Vénus. (Imagem: Ricardo Cardoso Reis/Stellarium).[/caption]

No dia 21 o nosso satélite atinge a fase de lua nova, e ocorre um eclipse solar, por volta das 7:41 (hora portuguesa). Infelizmente para nós, não será visível de Portugal. Este eclipse tem a particularidade de ocorrer quando a Lua está um bocadinho mais afastada da Terra do que a média, por isso não consegue tapar a totalidade do disco solar – é um eclipse anular. Os melhores locais para observar o eclipse como anular serão partes do Paquistão, o topo Norte da Índia e uma grande parte da China.

E quase a terminar o mês, no dia 28 a Lua atinge o quarto crescente.

Boas observações.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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Descoberto o buraco negro mais próximo da Terra

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css=".vc_custom_1588865486879{margin-bottom: 50px !important;}" custom-css-class="" custom-id=""]

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[/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1588865470413{margin-left: 20px !important;}"]

Uma equipa de astrónomos do Observatório Europeu do Sul (ESO) e doutras instituições descobriu um buraco negro situado a apenas 1000 anos-luz de distância da Terra. Este objeto encontra-se mais próximo do nosso Sistema Solar do que qualquer outro encontrado até à data e pertence a um sistema triplo que pode ser visto a olho nu. A equipa descobriu evidências do objeto invisível ao seguir as suas duas estrelas companheiras com o telescópio MPG/ESO de 2,2 metros situado no Observatório de La Silla do ESO. Os cientistas dizem que este sistema pode ser apenas a ponta do iceberg, já que muitos outros buracos negros semelhantes poderão ser descobertos no futuro.

“Ficámos bastante surpreendidos quando compreendemos que este é o primeiro sistema estelar com um buraco negro que podemos observar a olho nu,” disse Petr Hadrava, cientista emérito da Academia de Ciências da República Checa em Praga e co-autor deste trabalho. Situado na constelação do Telescópio, o sistema encontra-se tão perto de nós que as suas estrelas podem ser vistas a partir do hemisfério sul numa noite escura e límpida sem binóculos ou telescópio. “Este sistema contém o buraco negro mais próximo da Terra que conhecemos”, disse Thomas Rivinius, cientista do ESO que liderou o estudo foi publicado no dia 6 de Maio de 2020 na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

A equipa observou originalmente o sistema, chamado HR 6819, no âmbito de um estudo de sistemas estelares duplos. No entanto, ao analisar as observações, verificou que estas revelavam um terceiro corpo previamente desconhecido em HR 6819: um buraco negro. As observações levadas a cabo com o espectrógrafo FEROS montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros em La Silla mostraram que uma das duas estrelas visíveis orbita um objeto invisível com um período de 40 dias, enquanto a segunda estrela se encontra a maior distância do par mais interior.

Dietrich Baade, astrónomo emérito do ESO, em Garching, e co-autor do estudo, explica: ”As observações que levaram à determinação do período orbital de 40 dias tiveram que ser recolhidas ao longo de vários meses. Isto só foi possível graças ao serviço de observação pioneiro do ESO, no qual as observações são feitas por pessoal do ESO em prol dos cientistas que delas necessitam.”

O buraco negro escondido no HR 6819 é um dos primeiros buracos negros estelares descoberto que não interage violentamente com o meio que o circunda e portanto parece ser verdadeiramente negro. Apesar disso, a equipa conseguiu detectar a sua presença e calcular a sua massa ao estudar a órbita da estrela do par interior. “Um objeto invisível com uma massa de pelo menos 4 vezes a massa do Sol, só pode ser um buraco negro,” conclui Rivinius, que trabalha no Chile.

Até à data, os astrónomos descobriram apenas cerca de duas dúzias de buracos negros na nossa Galáxia, quase todos em interação violenta com o seu meio envolvente e dando provas da sua presença pela emissão de fortes raios X. No entanto, os cientistas estimam que durante todo o tempo que a Via Láctea já viveu, muitas estrelas tenham colapsado sob a forma de buracos negros no final das suas vidas. A descoberta de um buraco negro silencioso e invisível no sistema HR 6819 fornece-nos pistas sobre onde possam estar escondidos muitos dos buracos negros da Via Láctea. “Devem haver centenas de milhões de buracos negros, mas nós apenas conhecemos alguns. Saber o que procurar dá-nos agora uma melhor oportunidade de os encontrar,” disse Rivinius. Baade acrescenta que descobrir um buraco negro num sistema triplo tão próximo de nós indica que estamos apenas a ver “a ponta de um iceberg muito interessante.”

Nesta altura, os astrónomos acreditam que esta descoberta pode ajudar já a compreender um segundo sistema. ”Pensamos que outro sistema, chamado LB-1, possa também ser um sistema triplo deste tipo, apesar de necessitarmos de mais observações para ter a certeza,” disse Marianne Heida, bolseira em pós-doutoramento no ESO e co-autora do artigo que descreve estes resultados. ”O LB-1 encontra-se um pouco mais afastado da Terra mas ainda está bastante próximo em termos astronómicos, o que significa que provavelmente existem muitos destes sistemas. Encontrá-los e estudá-los dá-nos a oportunidade de aprender bastante sobre a formação e evolução das estrelas raras que começam as suas vidas com mais de cerca de 8 vezes a massa do Sol e terminam as suas vidas numa explosão de supernova, deixando como resto um buraco negro.”

As descobertas de sistemas triplos com um par mais interno e uma estrela distante poderão também fornecer pistas sobre as fusões cósmicas violentas que libertam ondas gravitacionais suficientemente fortes para serem detectadas a partir da Terra. Alguns astrónomos acreditam que as fusões podem ocorrer em sistemas com configurações semelhantes a HR 6819 ou LB-1, mas onde o par interior seria constituído por dois buracos negros ou um buraco negro e uma estrela de neutrões. O objeto exterior mais distante poderia ter um impacto gravitacional no par interior de modo a dar origem a uma fusão e consequentemente à libertação de ondas gravitacionais. Apesar de terem apenas um buraco negro e nenhuma estrela de neutrões, os sistemas HR 6819 e LB-1 poderão ainda assim ajudar os cientistas a compreender como é que as colisões estelares podem ocorrer em sistemas estelares triplos.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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Edwin Powell Hubble

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css=".vc_custom_1588003475040{margin-bottom: 30px !important;}" custom-css-class="" custom-id=""]

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[/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text]Quando olhamos o céu numa noite sem luar e num local sem iluminação vemos sobretudo estrelas. As estrelas distribuem-se por todo o céu, mas concentram-se mais ao longo de uma faixa a que os antigos gregos davam o nome ‘galáxia’, e os romanos ‘Via Láctea’. Ambos os termos significam o mesmo: uma faixa leitosa, como se leite tivesse sido derramado pelo céu.

Com o desenvolvimento dos telescópios foi possível observar em detalhe outros objetos celestes, como as nebulosas. As nebulosas são extensas nuvens de gás e poeira. Durante muito tempo, algumas destas nebulosas intrigaram os astrónomos. Eram mais difusas e pareciam ter uma estrutura em espiral, agrupando também estrelas. As estas “nebulosas difusas” dedicou Edwin Hubble a maior parte da sua vida profissional.

A importância dos contributos que Edwin Hubble deu à ciência do século XX reflete-se no telescópio espacial mais produtivo até hoje e que tem o seu nome. Hubble nasceu em 1889 no estado de Missouri, no Estados Unidos da América. Formou-se em Astronomia e Matemática na Universidade de Chicago, apesar de o pai não apreciar a ideia de o filho se dedicar ao estudo dos astros. Quando recebeu uma bolsa para estudar em Oxford, no Reino Unido, e pouco antes de o pai falecer, Edwin prometeu-lhe que se iria diplomar em Direito.

Regressado ao Estados Unidos, exerceu a advocacia apenas durante um ano. Foi professor de Física e Matemática numa escola secundária, onde se destacou também como professor de basquetebol. Acabou por voltar à Astronomia e à Universidade de Chicago para fazer o doutoramento.

Nebulosas espirais

Em 1917, enquanto escrevia a sua tese, Edwin Hubble recebeu um convite para se juntar à equipa do Observatório de Mount Wilson, na Califórnia. Este observatório tinha estreado um novo telescópio, à época o maior do mundo. Tratava-se de um telescópio refletor com um espelho de 2,5 metros de diâmetro, um instrumento excelente para fotografar em detalhe os objetos difusos no céu. Precisamente, a tese de Hubble era sobre as investigações fotográficas de nebulosas difusas.

Porém, nessa altura os Estados Unidos entraram na Primeira Guerra Mundial e Hubble foi mobilizado para França. Felizmente, nunca esteve no campo de batalha e regressou vivo aos Estados Unidos em 1919. O caso de Edwin Hubble faz-nos pensar nos milhões de homens que morreram nas trincheiras e que poderiam ter contribuído para o conhecimento e progresso da Humanidade, como Hubble viria a contribuir.

Já enfim integrado na equipa do Observatório de Mount Wilson, Hubble começou por prosseguir o seu trabalho de doutoramento, estudando as “nebulosas espirais difusas”. A certa altura descobriu o que, à primeira vista, parecia ser uma nova estrela naquela que era então designada Nebulosa de Andrómeda. Revelou-se ser afinal uma estrela de brilho variável, e de um certo tipo, as que os astrónomos chamam Cefeidas (a primeira destas estrelas foi descoberta na constelação do Cefeu).

Uma astrónoma, também norte-americana, Henrietta Leavitt [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""], havia descoberto em 1912 uma relação estreita entre o brilho médio das estrelas Cefeidas e o período de variação desse brilho. Esta relação permitia utilizar estas estrelas para determinar distâncias no Universo.

Tendo descoberto uma Cefeida na Nebulosa de Andrómeda, Hubble usou o método proposto por Leavitt para conhecer a distância à nebulosa. Calculou o valor de quase um milhão de anos-luz (o valor conhecido hoje é de mais de dois milhões de anos-luz).

Um colega de Hubble, Harlow Shapley, havia utilizado o mesmo método de Henrietta Leavitt, mas com um outro tipo de estrelas variáveis, para determinar o tamanho da galáxia, ou seja, para saber quão longe no espaço se distribuem as estrelas que vemos no céu. Verificou que estas se estendiam até 300 000 anos-luz (o tamanho da Via Láctea aceite hoje é de 100 000 anos-luz).

Claramente a Nebulosa de Andrómeda encontrava-se fora do conjunto de estrelas que vemos no céu. Edwin Hubble prosseguiu o seu trabalho estudando outras “nebulosas espirais” e sucessivamente verificou encontrarem-se também elas muito para lá da distância determinada por Shapley.

[caption id="attachment_5410" align="alignleft" width="1280"] Galaxia de Andromeda[/caption]

A descoberta do Cosmos

Estes dados obtidos por Edwin Hubble foram divulgados em 1925, numa altura em que a comunidade astronómica já se dividia quanto à natureza dessas nebulosas espirais. Ironicamente, Harlow Shapley acreditava que as “nebulosas espirais” faziam parte da galáxia, ou seja, como muitos dos seus colegas, acreditava que a galáxia era todo o Universo e que estas nebulosas eram relativamente pequenas e situadas dentro dos limites da galáxia.

Nesta matéria, Shapley confrontara-se em 1920 com um outro astrónomo norte-americano, Heber Curtis. Curtis representava uma outra visão na comunidade astronómica, a qual defendia que estes objetos difusos eram conjuntos estelares grandes e distantes, outros universos-ilha à semelhança da galáxia.

Foi Hubble que teve o mérito de solucionar este problema, mostrando que a visão de Curtis era a correta. Os jornais publicaram a notícia da descoberta de “um outro universo para além do nosso”, utilizando o termo “universo” para o que hoje chamamos “galáxia”.

Com esta descoberta, Hubble fez explodir a nossa noção de Espaço e revelou o Cosmos à Humanidade, mostrando que a nossa galáxia, onde se insere o Sistema Solar, é uma de entre centenas (hoje sabemos serem milhares de milhões) de outros universos-ilha.

Edwin Hubble, com acesso a um telescópio de excelência, pôde fotografar em detalhe essas galáxias, a que ele continuou a chamar de “nebulosas extragalácticas”, ou seja, nebulosas que estão fora da (nossa) galáxia. Estudou-lhes as formas e propôs uma classificação.

Embora a classificação de Hubble tenha sido interpretada por alguns como uma possível evolução entre tipos de galáxias, ele sublinhou que se tratava apenas de uma classificação morfológica. Os astrónomos utilizam-na ainda hoje, referindo-se às galáxias com os mesmos termos avançados por Hubble: elípticas, lenticulares, espirais, espirais barradas e irregulares.

A fuga das galáxias

Um outro astrónomo, de nome Vesto Slipher, no Observatório Lowell, tinha-se questionado sobre se as “nebulosas espirais” se encontravam paradas ou se moviam. Analisando a luz proveniente destas, verificou que rodam sobre si próprias, e também que todas se afastam de nós.

Hubble prosseguiu este trabalho. Primeiro associou às velocidades determinadas por Slipher as distâncias que ele próprio estava a reunir para estes objetos. Com a ajuda de um colega, Milton Humason, reuniu as velocidades e as distâncias para ainda outras “nebulosas extragalácticas”.

Chegou a uma relação curiosa: quanto mais longe elas estão de nós, mais rapidamente se estão a afastar. A única forma de interpretar esta relação é a de que o espaço se está a expandir, de tal forma que cada um dos “universos-ilha” dentro dele se afasta de todos os outros.

Esta revelação foi publicada em 1929, numa altura em que Albert Einstein era já famoso pela sua Teoria da Relatividade Geral. Na verdade, a expansão do Universo encontrava-se já nas suas equações publicadas em 1915. Nessa altura, porém, ainda antes de serem conhecidos os “outros universos” descobertos por Hubble, a comunidade científica acreditava que o Universo era estático.

Einstein inserira então uma constante nas suas equações para que a sua solução fosse um Universo estático. Após a revelação de Hubble, Einstein afirmou que essa constante tinha sido o maior erro da sua vida.

Um telescópio homónimo, e uma nova revolução

Em honra e memória de Edwin Powell Hubble, o telescópio espacial lançado em 1990 recebeu o seu nome. Há quase 30 anos no espaço, o telescópio Hubble ainda é utilizado para produzir ciência. Curiosamente, foi utilizado no final dos anos de 1990s para prosseguir o trabalho de Hubble.

Uma equipa internacional utilizou um tipo de explosão estelar (um certo tipo de supernova) à semelhança da utilização que Hubble fizera das estrelas Cefeidas. Fê-lo, porém, para determinar distâncias ainda maiores, e conhecer a velocidade de galáxias ainda mais longínquas.

Além de confirmarem uma vez mais a expansão do Universo, verificaram que as galáxias mais longínquas não apenas se estão a afastar mais depressa, como o estão a fazer de forma acelerada. Tal parece indicar que a expansão será irreversível.

Mais extraordinário ainda, aponta para a existência de uma força que contraria a gravidade e impele essa expansão. Os cientistas chamam-lhe “energia escura”.

Um pouco como Edwin Hubble revelou o Cosmos, o telescópio espacial Hubble ajudou a revelar que três quartos desse Cosmos são feitos de algo – essa energia escura – cuja natureza nos é ainda totalmente desconhecida.

“Estrelas que brilham no tempo [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""]” é uma rubrica com que o Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço se associa à celebração dos 100 anos da União Astronómica Internacional [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""] (IAU [icon name="external-link" class="" unprefixed_class=""]), recordando figuras importantes na história da astronomia dos últimos 100 anos.

[caption id="attachment_5411" align="alignleft" width="1240"] Telescópio espacial Hubble[/caption]

[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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O Universo cabe dentro de casa

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css="" custom-css-class="" custom-id=""][/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1586023873621{margin-left: 15px !important;}"]Um computador, telemóvel, ou outro dispositivo com ligação à internet é apenas o necessário para fazer uma viagem pelo Universo. A pensar em todos os que vivem o atual momento de confinamento e isolamento social, e incapaz de interromper a sua constante oferta de eventos, o Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) transpõe a sua atividade presencial para as plataformas digitais com a série O Universo Online. Em diferentes formatos, num sábado à noite, o instituto continuará a partilhar o Universo com todos os que o seguem, mas também com novos públicos.

A primeira sessão é já neste sábado, 4 de abril, às 21h 30 e tem o título “O lado brilhante do Universo”. Acedendo ao canal do IA na plataforma YouTube, todos poderão assistir e fazer perguntas sobre a história das galáxias e a história do próprio Universo. José Afonso, do IA e da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa), será o guia nessa viagem, abrindo-nos a sua casa, onde, como muitos de nós, se encontra resguardado, para nos mostrar que o Universo é afinal onde estamos todos juntos.

“Esperamos que esta atividade, focada no infinitamente grande, forneça uma interrupção, quem sabe bem-vinda e talvez mesmo necessária, da preocupação diária com o extremamente pequeno”, diz José Afonso. “Estão todos convidados, desde os mais pequenos até aos menos jovens, para se deixarem deslumbrar por alguns dos mistérios do Universo.”

O que sabemos hoje sobre as galáxias, essas ilhas de luz que em vastos grupos se distribuem pelo espaço até onde os instrumentos astronómicos alcançam? Como se formaram e qual foi a sua história vivida em conjunto? É com esta viagem ao lado brilhante do Universo que se inicia a série O Universo Online.

Os tempos que vivemos não nos podem impedir de descobrir e partilhar os fenómenos deslumbrantes que ocorrem a distâncias inimagináveis. Outras sessões se seguirão, num modelo de palestra, quiz e outros formatos interativos. Todos estão convidados a colocar perguntas, responder a desafios e participar em jogos. Serão sempre divulgadas através das redes sociais do IA e da newsletter IAstro.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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Chove ferro num exoplaneta

[vc_row][vc_column width="1/4"][bs-push-notification style="t2-s1" title="Subscribe for updates" show_title="0" icon="" heading_color="" heading_style="default" title_link="" bs-show-desktop="1" bs-show-tablet="1" bs-show-phone="1" bs-text-color-scheme="" css="" custom-css-class="" custom-id=""][/vc_column][vc_column width="3/4"][vc_column_text css=".vc_custom_1585665150752{margin-left: 15px !important;}"]Num estudo publicado hoje na revista Nature (DOI: 10.1038/s41586-020-2107-1), uma equipa internacional, com forte participação de investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) da Universidade do Porto e da Universidade de Lisboa, conseguiu caracterizar a atmosfera do exoplaneta WASP-76b, tendo detetado o que se julga ser uma chuva de ferro. A deteção só foi possível graças ao poder coletor do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), combinado com a extraordinária resolução do espectrógrafo ESPRESSO. 

Este espectrógrafo de alta resolução, instalado no observatório VLT (ESO), foi construído com o objetivo de procurar e detetar planetas parecidos com a Terra, capazes de suportar vida. Para tal, consegue detetar variações de velocidade de cerca de 0,3 km/h. Tem ainda por objetivo testar a estabilidade das constantes fundamentais do Universo.

Para o investigador do IA e professor no Dep. de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (DFA-FCUP) Nuno Cardoso Santos: “O ESPRESSO é o resultado da estratégia do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço na construção de instrumentos para os grandes observatórios do ESO e para as missões espaciais da Agência Espacial Europeia (ESA), que começa agora a dar frutos. Esta estratégia inclui, por exemplo, a recém-lançada missão espacial CHEOPS (ESA) e irá continuar durante os próximos anos com o lançamento do telescópio espacial PLATO (ESA), ou a instalação do espectrógrafo HIRES no maior telescópio da próxima geração, o ELT (ESO).”

Segundo Alexandre Cabral (IA & Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa - FCUL): “O ESPRESSO é neste momento o espectrógrafo mais avançado no estudo de exoplanetas.”, mas o colaborador do IA e cientista do instrumento ESPRESSO no ESO (Chile) Pedro Figueira acrescenta ainda que: ”depressa compreendemos que o notável poder colector do VLT e a estabilidade extrema do ESPRESSO, transformavam este instrumento na máquina perfeita para estudar atmosferas exoplanetárias,”.

Olivier Demangeon (IA & DFA-FCUP) acrescenta ainda que: “o que começou como um estudo clássico do bem conhecido efeito de Rossiter-McLaughlin, acabou numa descoberta incrível, graças à extrema sensibilidade e precisão do ESPRESSO”.

Esta chuva de ferro só é possível porque o WASP-76b, um exoplaneta a cerca de 390 anos-luz de distância da Terra, tem rotação síncrona, isto é, demora tanto tempo a completar uma rotação como a dar uma volta em torno da sua estrela. Desta forma, assim como a Lua em relação à Terra, mostra sempre a mesma face para a estrela.

Isto, em conjunto com a pequena distância que separa o planeta da sua estrela (o WASP-76b dá uma volta à sua estrela a cada 1,8 dias!), faz com que o lado diurno do planeta receba milhares de vezes mais radiação da sua estrela do que a Terra recebe do Sol, tornando-se tão quente que as moléculas se separam em átomos, com os metais, tais como o ferro, a evaporam-se para a atmosfera. Esta diferença de temperatura extrema entre os lados diurno e noturno provoca ventos violentos, que transportam o vapor de ferro do lado diurno ultra quente até ao lado noturno, menos quente.

“As nossas observações evidenciam para que a temperatura do planeta pode subir até aos 2400 ºC do lado de dia, que é suficientemente alta para vaporizar metais como o ferro. Depois os ventos fortes transportam este vapor de ferro para o lado noturno, onde a temperatura é menor, cerca de 1500 ºC e este vapor pode então condensar em gotas de ferro.” Explica o investigador do IA e membro da equipa científica do ESPRESSO Sérgio Sousa.

Este resultado foi obtido em Setembro de 2018, a partir das primeiras observações científicas do ESPRESSO, pelo consórcio responsável pelo desenvolvimento e construção deste espectrógrafo, constituído por instituições académicas e científicas de Portugal, Itália, Suíça e Espanha, bem como membros do Observatório Europeu do Sul. Os parceiros portugueses são o IA (Universidade do Porto e Universidade de Lisboa) e a Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa.
Alexandre Cabral destaca a importância deste instrumento para a posição de Portugal na astronomia europeia e mundial: “Este resultado científico resulta de um trabalho de quase 10 anos a desenhar, integrar e testar um instrumento criado na europa e instalado no observatório do Paranal, em pleno deserto de Atacama, sendo uma clara demonstração da capacidade que a instrumentação em astronomia tem em Portugal.”

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