OUTRAS TERRAS! MAIS VIDA NO UNIVERSO?

Na próxima 4ª feira, dia 27 de Junho, pelas 18h00, vai ocorrer no Rómulo Centro Ciência Viva da Universidade de Coimbra a palestra "Outras Terras! Mais vida no Universo?" por Nuno Cardoso Santos,  Astrofísico, Investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Professor da Universidade do Porto, que tem participado na identificação diversos exoplanetas.

Nuno Cardoso Santos

Esta palestra integra-se no ciclo "Ciência às Seis"*.

Resumo da palestra:

"A descoberta nos últimos anos de centenas de planetas, de outros mundos no Universo, mostrou-nos que os sistemas planetários são comuns. A procura de outras Terras tornou-se num dos temas mais quentes da astrofísica moderna, motivando o desenvolvimento de novos instrumentos e missões espaciais. Mais ainda, a detecção de novos planetas cada vez mais parecidos com a nossa Terra abre enormes prespetivas de um dia podermos responder de forma positiva à pergunta "haverá vida noutros locais do Universo?". Nesta palestra vamos abordar o tema da procura de planetas em torno de outras estrelas, os chamados planetas extra-solares. Os princípios físicos mais usados pelos astrofísicos para detetar estes objetos serão descritos de forma simples. Vamos perceber como é que os astrofísicos "brincam" com a luz que nos chega das estrelas para detectar e caracterizar planetas distantes. Alguns exemplos dos resultados das pesquisas mais recentes serão igualmente mostrados. Finalmente, abordaremos o futuro deste excitante tema científico bem como a participação de Portugal nesta conquista, que em muito se assemelha à epopeia das descobertas nos séculos XV e XVI: será que iremos também encontrar outra habitantes numa outra "praia" da nossa Galáxia?"

*Este ciclo de palestras é coordenado por António Piedade, Bioquímico e Divulgador de Ciência.

ENTRADA LIVRE

Público-Alvo: Público em geral

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"BURACOS NEGROS E ONDAS GRAVITACIONAIS: OS PRIMEIROS 100 ANOS"

No próximo dia 13 de Junho, terça-feira, pelas 18h00, realiza-se no Rómulo Centro Ciência Viva da Universidade de Coimbra a palestra intitulada “Buracos negros e ondas gravitacionais: os primeiros 100 anos”. O palestrante será Carlos Herdeiro, Físico, Professor do Departamento de Física da Universidade de Aveiro.

Resumo da palestra:

No dia 11 de Fevereiro de 2016 foi anunciada a detecção de ondas gravitacionais, provenientes de uma colisão de buracos negros que aconteceu há 1.3 mil milhões de anos. Dois outros evento semelhantes foram posteriormente anunciados pela colaboração LIGO. A detecção destas ondas, previstas por Albert Einstein há precisamente 100 anos, dá-nos acesso a uma nova camada da realidade, até agora inacessível. Num certo sentido, estávamos surdos e passamos a ouvir. Nesta palestra irei falar de uma previsão teórica controversa, de uma experiência impossível, de desenvolvimentos técnicos extraordinários e finalmente, da sinfonia e dos diálogos cósmicos que estão à espera de ser ouvidos e dos enigmas que poderão esclarecer/criar.

Esta palestra insere-se no ciclo "Ciência às Seis" coordenado por António Piedade.

Entrada livre

Publico em geral

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FADO GALÁCTICO

Crónica primeiramente publicada no Diário de Coimbra e outra imprensa regional.

O brilho das estrelas conta-nos a história do Universo.

Mas nem tudo o que brilha no céu nocturno, para além da Lua, são estrelas individuais como o nosso Sol. É possível detectar pelo menos o brilho de três galáxias a olho nu (sem telescópios): a galáxia de Andrómeda, a Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães. Só a primeira é visível em Portugal. As outras duas só são visíveis no hemisfério Sul. Contudo, hoje sabemos existirem muitos milhões de galáxias por esse Universo fora.

Mas nem sempre foi assim. No início do século XX, os astrónomos julgavam que a nossa galáxia, a Via Láctea, era a única no Universo. E os limites do Universo de então eram o da nossa galáxia. Mas os astrónomos conheciam “objectos” designados por nebulosas e nas primeiras décadas do século passado houve grande discussão sobre a sua natureza e se estariam ou não dentro da nossa galáxia.

Devemos ao astrónomo norte-americano Edwin Hubble (1889 – 1953) a identificação dessas nebulosas como galáxias existentes muito para além da Via Láctea e também a vertiginosa constatação de que estas se afastavam uma das outras a uma velocidade tanto maior quanto a maior a distância que as separavam.

Desde então, os avanços tecnológicos permitiram a construção de telescópios cada vez mais sensíveis e o número de galáxias conhecidas aumentou como nunca antes teria siso possível. E, quando foi possível colocar no espaço, fora da turbulência da atmosfera terrestre, telescópios como o que honra Edwin Hubble por ter o seu nome, o conhecimento sobre o campo profundo, negro a olho nu, do Universo, apresentou-nos miríades de galáxias.

Para o estudo das galáxias, para conhecer a sua evolução, é necessário analisar a luz que delas nos chega e isso é feito através de técnicas de espectroscopia avançada. A luz é proveniente principalmente das estrelas que compõem as galáxias, mas há também uma parte que resulta da ionização do gás interestelar que existe nas próprias galáxias. Distinguir a contribuição de cada uma das fontes não tem sido tarefa fácil e o recurso a programas informáticos (algoritmos) de análise de dados tem sido imprescindível.

Neste contexto, uma nova ferramenta informática acaba de ser apresentada num artigo recente aceite para publicação na revista científica Astronomy & Astrophysics. Este novo algoritmo foi desenvolvido pelos astrofísicos do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) Jean Michel Gomes e Polychronis Papaderos. FADO (acrónimo de Fitting Analysis using Differential evolution Optimization) foi o nome que estes cientistas atribuíram a esta nova técnica de análise, numa homenagem ao estilo desta música património imaterial da humanidade. “Cada galáxia tem um “fado” – uma narrativa da sua biografia, desde o nascimento das primeiras estrelas. Este destino está escrito no seu espectro eletromagnético, que contém os registos fósseis das múltiplas gerações de estrelas que se formaram, ao longo de milhares de milhões de anos, bem como do gás que essas estrelas ionizam com a sua radiação”, pode ler-se num comunicado do IA.

Uma das características inovadoras do FADO é o uso de algoritmos genéticos, que simulam a evolução de uma galáxia como se a de um organismo vivo se tratasse. O tratamento dos dados permite que se reproduza a emissão observada das estrelas e do gás na galáxia separando as duas contribuições da luz captada. Segundo o comunicado citado, “os modelos anteriores tinham grandes incertezas, em parte porque só tinham em conta a contribuição da luz emitida pelas estrelas. No entanto, a contribuição do gás ionizado pode somar até 50% de toda a luz da galáxia”.

É uma importante contribuição desta instituição científica portuguesa, o IA, para melhor compreendermos a formação e a evolução das galáxias.

António Piedade

FRONTEIRAS DA CIÊNCIA EM COIMBRA

Comunicado de imprensa do Rómulo:

“Fronteiras da Ciência” é o novo ciclo de palestras destinadas ao público em geral que decorrerão no Rómulo Centro Ciência Viva da Universidade, entre 25 de Fevereiro e 15 de Julho do corrente ano. Esta iniciativa do Rómulo - Centro Ciência Viva da Universidade está ser coordenada por António Piedade, Bioquímico e Comunicador de Ciência.

Com este ciclo, constituído por 11 palestras, pretende-se dar a conhecer aos cidadãos interessados o estado actual do conhecimento científico em diversas áreas da ciência como sejam a Física, a Química, a Biologia, a Matemática, a Astronomia, a Antropologia, a Genética e a Saúde Humana. É um convite a uma viagem pelas fronteiras do conhecimento científico. Os palestrantes, convidados pelo Rómulo - Centro Ciência Viva da Universidade, são cientistas reconhecidos nacional e internacionalmente pela excelência da sua investigação científica e são também excelentes comunicadores da sua ciência ao grande público. Ao longo do ciclo, serão apresentados, numa linguagem acessível a todos, os desafios com que se deparam os cientistas das diversas áreas atrás indicadas e destacados os contributos para o nosso dia-a-dia resultantes do avanço do conhecimento científico.

É indicado a seguir a data de cada uma das palestras, o título e nome do respectivo palestrante:

 25 de Fevereiro – “Biogeografia da Cor”, por Jorge Paiva, Biólogo, Investigador no Centro de Ecologia Funcional da Universidade de Coimbra, galardoado com o Grande Prémio Ciência Viva 2014.

11 de Março – "Desafios da Química no século XXI”, por Paulo Ribeiro-Claro, Químico, Professor no Departamento de Química da Universidade de Aveiro.

 07 de Abril - “Determinismo e susceptibilidade: duas caras na fronteira da nova genética”, por Claudio E. Sunkel, Geneticista, Diretor do Instituto de Biologia Molecular e Celular (IBMC) e Vice-diretor do Instituto de Investigação e Inovação em Saúde (i3S).

 21 de Abril – “Neuroestimulação: o bom, o mau e o desconhecido”, por Alexandre Castro Caldas, Neurocientista, Director do Instituto de Ciências da Saúde da Universidade Católica Portuguesa, foi até 2004 Professor Catedrático de Neurologia na Faculdade de Medicina de Lisboa e Director do Serviço de Neurologia do Hospital de Santa Maria em Lisboa.

 28 de Abril – "Onde estão hoje as fronteiras da Física? Da matéria e energia escura aos sistemas complexos", por Carlos Fiolhais, Físico, Professor Catedrático do Departamento de Física da Universidade de Coimbra e Director do Rómulo - Centro Ciência Viva da Universidade de Coimbra

05 de Maio - "Um ESPRESSO para outros planetas", por Nuno Cardoso Santos, Astrónomo, investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e Professor da Universidade do Porto.

19 de Maio – "Apesar de tudo, a vida é feita de moléculas", por Miguel Castanho, Bioquímico, é Professor Catedrático de Bioquímica na Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa, desde 2007, e sub-diretor desde 2011. Coordena o Instituto de Medicina Molecular. É Vice-Presidente da Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT).

02 de Junho – “Viajar com os ossos: da nossa história natural à resolução de casos criminais”, por Eugénia Cunha, Antropóloga, Professora Catedrática do Departamento de Ciências da Vida da Universidade de Coimbra e investigadora do Centro de Ecologia Funcional da Universidade de Coimbra.

16 de Junho – "Matemática para o século XXI", por Jorge Buescu, Matemático, Professor Associado com Agregação na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e Vice-Presidente da Sociedade Portuguesa de Matemática.

 01 de Julho – “Melhoramento Humano”, por Alexandre Quintanilha, Físico e Biólogo, Professor Catedrático Jubilado da Universidade do Porto, investigador do Instituto de Investigação e Inovação em Saúde (i3S). Deputado na Assembleia da República onde preside à Comissão de Educação e Ciência.

15 de Julho – “Envelhecimento”, por Miguel Godinho Ferreira, Biólogo Celular e investigador principal e director do grupo de investigação Telómeros e Estabilidade Genómica no Instituto Gulbenkian de Ciência.

Todas as palestras terão início pelas 18h00, com acesso livre ao público.
Rómulo - Centro Ciência Viva da Universidade está situado no piso 0 do Departamento de Física da Universidade de Coimbra.

“COSMICOMIX: A DESCOBERTA DO BIG BANG”

Primeiramente publicado na imprensa regional portuguesa.

Há 50 anos, em 1965, os norte-americanos Arno Penzias e Robert Wilson descobriram a chamada radiação cósmica de fundo, uma radiação de micro-ondas, a luz mais antiga que conhecemos do cosmos, “luz fóssil” de quando o Universo tinha cerca de 380 000 anos. A efeméride desta descoberta é, entre outras, uma das que assinala o Ano Internacional da Luz que este ano se celebra.

E para assinalar e perceber melhor aquela descoberta, a editora Gradiva publicou, em Julho último, o livro de banda desenhada intitulado “Cosmicomix: a descoberta do Big Bang”. Nesta obra de banda desenhada os textos são da autoria do astrofísico Amedeo Balbi e os desenhos de Rossano Piccioni, ambos italianos. Publicada originalmente em 2013, a edição portuguesa tem tradução de Florbela Marques, revisão científica do Professor Carlos Fiolhais e teve o apoio da Sociedade Portuguesa de Física.

É uma edição que se saúda não só por ser muito oportuna neste Ano Internacional da Luz, que assinala na contracapa, mas por ser um bom exemplo de como a banda desenhada pode ser muito eficaz na divulgação científica.

Ao longo de 150 páginas o leitor revive a aventura das descobertas científicas ao longo da primeira metade do século XX que mudaram a compreensão da evolução do universo em que existimos. E as personagens são os cientistas que estiveram envolvidos nessa compreensão, através das suas teorias e observações experimentais. Meio século de interacção científica que leva a uma primeira confirmação da teoria do Big Bang, a mais bem sucedida que ainda temos actualmente para descrever a evolução do Universo desde há 13,8 mil milhões de anos.

O livro, que apresenta uma linguagem muito acessível sem perder o rigor científico, familiariza o leitor, por exemplo, com o físico Albert Einstein, o matemático Alexander Friedman, o astrónomo Edwin Hubble ou o físico George Gamow, assim com as teorias que produziram. Todas as personagens que surgem nesta banda desenhada são figuras de destaque da história da ciência que estiveram de alguma maneira envolvidas no esforço científico para compreender a origem e evolução do Universo. Os autores recorreram a documentação diversa para reconstituírem as cenas retratadas. E são reconstituídos vários momentos marcantes em que os cientistas se encontram, discutem as suas teorias e apresentam os resultados experimentais que as suportam ou que exigem novas teorias.

A evolução da narrativa neste livro permite, de uma forma agradável, que o leitor apreenda a história da evolução do conhecimento sobre o Universo ocorrida no século XX, até à descoberta da radiação cósmica de fundo pelos radioastrónomos Arno Penzias e Robert Wilson (galardoados em 1978, por isso, com o Prémio Nobel da Física). E permite que compreendamos bem a importância desta descoberta para confirmar a teoria do Big Bang primeiramente sugerida pelo padre e físico belga Georges Lemaître em 1927. Aliás, o livro reconstitui uma conversa entre Lemaître e Einstein em Bruxelas, em 1927, no qual o primeiro expõe a sua teoria do “átomo primordial” ao "pai" da teoria da relatividade.

É de sublinhar, nesta banda desenhada, o cuidado em explicar como a ciência se faz e evolui, e a importância da observação e resultados experimentais que confirmam, ou não, uma dada teoria.

O livro apresenta, no seu final, biografias breves de todos os cientistas envolvidos, que são úteis para despertar a curiosidade em saber mais sobre eles. Também são descritos, nas últimas páginas, alguns exemplos de como a banda desenhada foi feita. E, no epílogo constante nas últimas páginas o autor, Amedeo Balbi, descreve resumidamente os avanços e descobertas ocorridas desde a descoberta da radiação cósmica de fundo até aos dias de hoje, mostrando que ainda há muito para conhecer: “as perguntas não acabaram e continuamos à procura das respostas”.

É, em suma, um livro de que apresenta de uma forma muito acessível conceitos e teorias sobre a evolução do Universo e que se recomenda a todos.

António Piedade

CINCO PLANETAS MUITO ANTIGOS

A partir do artigo publicado no Diário de Coimbra.

Imagem artística do sistema Kepler-444, com os seus cinco planetas do tipo terrestre, dois dos quais em trânsito. 

(Crédito: Tiago Campante/Peter Devine)

Há cerca de 13,8 mil milhões de anos ter-se-á iniciado a evolução do Universo em que existimos. Cerca de 380 mil de anos depois de ter ocorrido o evento designado por “Big Bang”, ter-se-ão formado os primeiros átomos e a luz pôde espalhar-se pelo espaço: o universo tinha-se tornado transparente à luz.

Os primeiros átomos, maioritariamente hidrogénio, deram origem à formação das estrelas de primeira geração, muito massivas, brilhantes e com tempos de vida muito curtos (3 milhões de anos, contra os 10 mil milhões para o nosso Sol). A explosão destas primeiras estrelas semeou o universo com o seu futuro. Novas estrelas formaram-se, com tempos de vida mais longos, e agregaram-se em galáxias. A galáxia a que pertencemos, a Via Láctea, ter-se-á formado há 13,6 mil milhões de anos. O nosso sistema solar formou-se há cerca de 4,6 mil milhões de anos. Ter-se-ão formado sistemas planetários antes do nosso? Se sim, há quanto tempo?

Na década de 90 do século passado, descobrimos que o Sol não é a única estrela a ser orbitada por planetas. Outras estrelas também têm planetas e respectivos sistemas planetários. Desde então, já foram descobertos cerca de 2000 planetas (mais precisamente, exoplanetas) a orbitarem outras estrelas da nossa galáxia, mais ou menos distantes de nós.

Mas os avanços na instrumentação astronómica e astrofísica não param de nos surpreender e revolucionar o que julgávamos estabelecido, com as novas descobertas que nos proporcionam.

Agora, graças a dados que a missão espacial Kepler da NASA recolheu ao longo de 4 anos, uma equipa internacional, da qual fazem parte os investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) Vardan Adibekyan, Nuno Santos e Sérgio Sousa, publicou a descoberta do sistema planetário Kepler-444 (ver animação) na edição do dia 27 de Janeiro da revista The Astrophysical Journal (ver artigo).

Este sistema tem cinco planetas, com tamanhos próximos do da Terra, e ter-se-á formado há 11,2 mil milhões de anos, próximo do início da Via Láctea. Quando a Terra se formou, os exoplanetas deste sistema já eram mais velhos do que a idade actual da Terra. Este é por isso o mais antigo sistema estelar conhecido a albergar exoplanetas do tipo terrestre.

Para Vardan Adibekyan, citado no comunicado de imprensa do IA, “a descoberta de um sistema com planetas do tipo terrestre, tão antigo como o Kepler-444, confirma que os primeiros planetas se formaram muito cedo na vida da nossa Galáxia, o que nos dá uma indicação de quando terá começado a era da formação planetária.”

Este sistema, situado a pouco mais de 116 anos-luz, é um dos mais próximos observado pelo Kepler, que detectou o quinteto através do método dos trânsitos. Este sistema planetário é extremamente compacto, sendo as órbitas destes exoplanetas 5 vezes menores que a órbita de Mercúrio, o que significa que completam uma translação à volta da estrela em 10 dias ou menos. A estrela do sistema Kepler-444 é uma anã laranja, ligeiramente menor do que o Sol e com cerca de 5000 graus Celsius à superfície (o Sol tem cerca de 6000 graus).

Para o primeiro autor do artigo, o português Tiago Campante, da Universidade de Birmingham, esta descoberta tem implicações profundas nas teorias de formação planetária: “Agora sabemos que planetas do tamanho da Terra se formaram ao longo dos 13,8 mil milhões de anos do Universo, por isso potencialmente, poderão ter sido criadas as condições para o aparecimento de vida desde muito cedo na história do Universo”, pode ler-se no comunicado do IA.

Esta descoberta mostra, por outro lado, que apesar dos enormes avanços no conhecimento do universo, a nossa ignorância é ainda muito grande e temos muitas perguntas para as quais não temos respostas. Humildemente, continuamos a observar a fronteira do desconhecido.

António Piedade

Luas de Plutão vão a concurso e ganham...nomes !

A União Astronómica Internacional anunciou hoje os nomes para mais duas "luas" de Plutão, até agora denominadas de P4 e P5: Kerberos e Styx (que numa tradução livre para o português poderá ser Cérbero e Estige). Estes satélites naturais de Plutão foram descobertos em 2011 e 2112 usando o telecópio espacial Hubble (NASA/ESA).

A figura mostra a posição das órbitas (circulares) de Kerberos e Styx, em conjunto com os outros satélites de Plutão: Hidra, Nix e Caronte (o maior dos cinco satélites, descoberto em 1978).

Estes dois satélites, agora nomeados, tem dimensões reduzidas: o diâmetro estimado, para ambos, é inferior a 30 km. Um dos aspectos mais curiosos foi o facto do investigador responsável pela equipa que descobriu os satélites, Mark Showalter (SETI), ter proposto um concurso aberto ao público em geral para dar nome aos recém descobertos satélites. A condição era, apenas, que os nomes fossem inspirados em personagens da mitologia, em particular, ligadas ao mundo dos mortos.

E porquê esta peculiar exigência ? Notemos que na mitologia antiga Plutão é o deus do mundo dos mortos; Caronte o barqueiro das almas; Nix, uma personificação da noite, Hidra, o monstro que guarda as águas do mundo dos mortos.  Ora os nomes Kerberos e Styx  são coerentes, respectivamente, o cão de várias cabeças que guardava a entrada do mundo dos mortos e a deusa que reinava sobre as águas do rio por onde Caronte levava as almas.

Plutão, que anos atrás foi re-classificado como planeta anão, é assim um mini-sistema planetário com cinco satélites em torno de si.

Planetas "visivelmente vistos": uma descoberta

Há uns dias o Observatório Europeu do Sul (ESO) anunciou a descoberta de um planeta extrassolar (ver nota de imprensa aqui). Recorde-se que um planeta extrassolar (ou exoplaneta) orbita uma estrela que não o Sol. Para quem tem acompanhado esta "caça ao planeta" dirá com um sorriso: É mais um para a colecção ! De facto, desde 1995 aquando do trabalho pioneiro de M. Mayor e D. Queloz, já foram anunciados ao Mundo quase 900 novos mundos (a "The Extrasolar Planets Encyclopaedia" mantém o registo diário e actualizado da lista de planetas extrassolares descobertos).  O anúncio agora feito pelo ESO diz respeito à observação de um planeta, com uma massa estimada de 4 a 5 vezes superior à do "nosso" Júpiter, e que orbita uma estrela de nome HD 95086 da constelação da Carina (no Hemisfério Sul). Esta estrela tem uma massa que é 1.6 vezes superior à massa do Sol, é muito jovem (com, no máximo, 20 milhões de anos) e está  a quase 300 anos-luz da Terra (recorde-se que 1 ano-luz, corresponde à distância percorrida pela luz durante um ano).

Qual o interesse desta descoberta ? Este novo planeta, para já denominado HD 95086 b, foi descoberto pelo método directo. Ou seja, foi possível obter uma imagem directamente vinda do planeta, independentemente da luz que nos chega da estrela. E este tipo de observações é muito difícil porque, normalmente, a luz da estrela ofusca o planeta. Na grande maioria dos planetas extrasolares até agora descobertos foram  usados métodos indirectos, relacionados com efeito que o planeta induz, por exemplo, no movimento da estrela. Nestes casos o planeta não é observado directamente, mas sim a sua influência na estrela.

A imagem abaixo mostra a observação agora anunciada pelo ESO: o planeta é o ponto azul; a estrela branca marca a posição original de  HD 95086 (que foi retirada da imagem para mais facilmente se poder ver HD 95086 b); a  circunferência azul representa a órbita de Neptuno no Sistema Solar (para melhor se ter uma noção da escala espacial).

O resultado é importante uma vez que HD 95086 b parece ser, até à data, o planeta com menos massa a ser observado fora do Sistema Solar pelo método directo. A terminar deixo as palavras de um dos descobridores Gael Chauvin (Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble): “O brilho das estrelas dá a HD 95086 b uma temperatura à superfície estimada de cerca de 700 graus Celsius, o que é suficientemente frio para que vapor de água e possivelmente metano existam na atmosfera”. E  a busca de outros como nós continua.

João Fernandes

PS. Sobre esta temática permito-me recomendar um livro recente escrito por autores portugueses, “Outras Terras no Universo - uma história da descoberta de novos planetas” (N. Santos, L. Tirapicos e N. Crato, Gradiva, 2012). Ver por exemplo a entrada neste blog.

Eclipse de 1919 e a Relatividade Geral: o Universo que é um laboratório

Há 94 anos, numa expedição conjunta à Ilha do Príncipe e a Sobral (na região brasileira do Ceará), foi dado um dos mais importantes passos da Ciência moderna: Albert Einstein tinha razão quanto à deflexão dos raios luminosos, nas vizinhanças de um corpo de grande massa. Nesses idos de 29 de Maio, as equipas lideradas pelo astrónomo inglês Arthur Eddington observaram um grupo de estrelas (nomeadamente, pertencentes ao enxame das Híades, na constelação do Touro) durante um eclipse total do Sol. Durante um eclipse total, a Lua ofusca o brilho solar permitindo a observação de estrelas. A faixa estreita em que o eclipse foi total atravessava a América do Sul e o continente africano, passando exactamente na Ilha do Príncipe. Em cima pode ver-se uma das fotografias tiradas durante a fase de eclipse total, no Príncipe (onde estava Eddington). Para além da coroa solar (zona branca) podem ver-se uns traços brancos que identificam as estrelas observadas.

Os resultados da expedição foram apresentados num artigo de nome "A Determination of the Deflection of Light by the Sun's Gravitational Field, from Observations Made at the Total Eclipse of May 29, 1919" escrito por F. W. Dyson, A. S. Eddington e C. Davidson, publicado em 1 de Janeiro de 1920 na revista inglesa Philosophical Transactions of the Royal Society. Os cálculos confirmaram a previsão de Einstein, baseada na Teoria da Relatividade Geral, de que a deflexão dos raios luminosos das estrelas era o dobro do que era previsto pela Teoria da Gravitação Universal de Isaac Newton.

O impacto destas notícias foi grande e passou para o grande público. Em baixo mostra-se recortes de dois jornais da época (publicados em final de 1919): em cima o Illustrated London News explica, com um esquema, a observação; em baixo o New York Times diz que ... não há razão para alarme.

 Fica a fotografia dos dois homens que deram corpo a esta importante descoberta.

Tal como em outras ocasiões as dimensões e grandezas do Universo tinham sido usadas para testar teorias, tal como se faz num qualquer laboratório. O Universo é um laboratório.

Este tema foi alvo de celebrações especiais durante o Ano Internacional da Astronomia, em 2009, por ocasião do nonagésimo aniversário das observações, e volta a ter atenção por parte do ano da Matemática do Planeta Terra 2013, reforçando que o progresso da Ciência se faz (também) pelo cruzamento de vários saberes: matemáticos, astrónomos, físicos, geólogos, biólogos, etc, etc ...

João Fernandes

PS. Para saber (muito) mais sobre eclipses, consultar a página da NASA dedicada ao tema.

Portugal entra no E-ETL - Um telescópio para o futuro.

Portugal deu o seu acordo à participação no European Extremely Large Telescope (E-ELT). Este telescópio, com um espelho de cerca de 40 metros de diâmetro ficará situado no Cerro Armazones no norte do Chile, próximo do Observatório do Paranal do ESO (onde está instalado o VLT). Este instrumento será, sem dúvida nenhuma, um dos mais importantes da próxima década (e seguintes ...). Esperam-se enormes contribuições para a Astronomia e para a Ciência em geral. E Portugal (apesar dos tempos que vivemos) não está de fora. Para mais informações ver os textos divulgados por:

Ministério da Educação e Ciência
Sociedade Portuguesa de Astronomia
ESON - Portugal

João Fernandes
(CGUC, Departamento de Matemática e Observatório Astronómico, U. de Coimbra)

PS. Inicio hoje a minha participação neste blog. Muito agradeço o convite que o Doutor Carlos Fiolhais me dirigiu. Espero poder contribuir regularmente para este forum, que é já uma referência na comunicação de novidades científicas.

“COM NOVAS ÍRIS TE UNIVERSO”

Crónica publicada na revista Papel

A íris é uma estrutura circular e fina que existe nos olhos, e que lhes dá a cor que nos maravilha. É responsável pelo controlo do diâmetro e tamanho da pupila, no seu centro, e logo pela quantidade de luz que se adentra no olho e atinge a retina. O seu nome deriva da divindade grega para o arco-íris, exactamente devido às suas inúmeras cores. Estas cores resultam da refracção da luz solar por miríades de gotas de água (ou de um prisma, entre outros exemplos), separando-a nas suas componentes, na região do espectro visível.

Esta gama de frequências, ou comprimentos de onda, a que os nossos olhos são sensíveis, é um pequeno intervalo no espectro de toda a radiação electromagnética de que temos conhecimento existir no Universo.

Irradiada por estrelas e, outros corpos e eventos cósmicos, de forma característica ao longo do tempo, a radiação electromagnética inunda o espaço, pelo menos desde 380 mil anos após o “Big Bang” que originou o nosso Universo.

Como é que sabemos disto? Entre outros dados, através da radiação cósmica de fundo captada através de outras íris, estas radioteslescópicas, que fomos tecnologicamente construindo e colocando em altas montanhas (onde o ar é mais rarefeito e seco, e longe da poluição luminosa dos grandes centros urbanos), ou em telescópios espaciais colocados em órbitas determinadas (onde não há ar, nem muitas poeiras).

Existem várias “íris telescópicas” a olhar o céu por nós, humildes míopes cósmicos. As ciências astronómicas e astrofísicas usufruem hoje de satélites que, com instrumentação precisa e apropriadamente muito sensível, perscrutam zonas específicas de quase todo o espectro electromagnético.

Recentemente, e como exemplo de actualidade, o telescópio Planck registou, por todo o espaço em seu redor e durante 15 meses, o registo fóssil dos primeiros fotões (partículas de luz) que surgiram no nosso Universo, depois de uma viagem de mais de 13 mil milhões de anos até chegarem até nós. Esses fotões chegam-nos em radiação electromagnética com a frequência das micro-ondas e correspondem ao que se designa por radiação cósmica de fundo. Através dos dados obtidos pelo telescópio satélite Planck conseguimos “ver” a primeira luz que irradiou despois do “Big Bang”.

Outros telescópios incorporados em satélites “veem” o Universo em outras frequências. Alguns exemplos são: o Herschel no infra-vermelho longínquo; o JWST no infra-vermelho; o Telescópio Espacial Hubble no vísivel; o Gaia no infra-vermelho próximo, visível e ultravioleta; o XMM-Newton no raios-x; o Integral nos raios gama; entre tantos outros da ESA, da NASA e de outras agências espaciais.

Cada uma destas “íris telescópicas” têm missões científicas precisas e têm contribuído decisivamente para a concepção que temos do Universo, desde as galáxias mais distantes aos buracos negros no centro da nossa galáxia, desde as espantosas nebulosas remanescentes de explosões de supernovas, aos pulsares das estrelas de neutrões, autênticos faróis na noite cósmica.

Outras íris avançam em direcção às estrelas: as sondas Voyager e Pioneer que são os objectos humanos actualmente mais longe da Terra (a Voyager 1 encontra-se na fronteira mais distante conhecida do nosso Sistema Solar, a mais de 120 vezes a distância da Terra ao Sol).

Há mais de 400 anos, mais precisamente no mês de março do ano de 1610, Galileu Galilei deu início à observação instrumental do espaço através da sua luneta composta por duas lentes que aumentavam em 30 vezes o tamanho aparente de um objecto. Sentado no seu atelier cósmico em Veneza, os músculos de uma das suas íris contraíram-se para aumentar a pupila e deixar entrar todo espanto que então iluminou o novo conhecimento das crateras da nossa Lua, a descoberta de quatro Luas a orbitarem Júpiter, entre tanto outro espaço. Tinha dado início a ciência instrumental moderna, o que comunicou ao mundo através do livro Sidereus Nuncius ou “O Mensageiro das Estrelas” (publicado entre nós pela Fundação Calouste Gulbenkian).

Ao longo dos últimos quatro séculos fizemos uma viagem cósmica de mais de 13 mil milhões de anos, descodificando os sinais transportados em ondas electromagnéticas por fotões, quais peregrinos cósmicos, finalmente captados pelas “íris tecnológicas” que construímos. Uma das maiores é o recentemente inaugurado radioteslescópico ALMA, do Observatório Eusopeu do Sul, instalado no planalto desértico de Atacama, em Chile.

Abrem-se assim novas pupilas em “íris tecnológicas” que, apesar de não impressionarem a retina dos nossos olhos, espantam os nossos caminhos neuronais. Com o cérebro na posse do conhecimento e da tecnologia actuais, expande-se o nosso conhecimento do passado, e espreitamos o horizonte futuro de um novo cosmos invisível à nudez dos nossos olhos.

Hoje, podemos pintar o céu com um arco-íris que começa na radiação gama e acaba nas ondas dos nossos rádios!

António Piedade

Nota: O título é o primeiro verso de poema inédito de António Piedade

UMA CONSTANTE COSMOLÓGICA COM 96 ANOS

Crónica a propósito do 96.º aniversário do jornal "O Despertar":

Desde 1917 que “O Despertar” se expande e é uma constante para os seus leitores. Ano após ano junto deles compaginando a vida com as notícias da região e do mundo.

Em 1917 Albert Einstein publica “Considerações Cosmológicas sobre a Teoria da Relatividade”, a partir de uma modificação da sua Teoria da Relatividade Geral. No mesmo ano do nascimento de “O Despertar”, Einstein apresenta um modelo estático para o Universo e introduz na sua teoria a famosa “constante cosmológica” (representada pela letra grega lambda maiúscula - Λ) que o mantem estático. Famosa porque algumas décadas mais tarde Einstein considerou-a o seu maior erro. Isto, depois de aceitar que os dados que se foram acumulando pela progressiva observação do Universo longínquo, no tempo e no espaço, com telescópios e instrumentação cada vez mais precisa, indicavam que aquele se encontra em expansão.

Não deixa de ser curioso que hoje em dia os cosmólogos e os novos modelos para o Universo (que incluem os dados observacionais mais recentes) consideram que a constante cosmológica é necessária para compreender a matéria e a energia escuras (ou negras, como também se apelidam) aparentemente responsáveis pela expansão acelerada observada do próprio Universo.

Mas voltemos ao ano de 1917. Willem de Sitter (físico, astrónomo e matemático holandês) demonstra a partir da Teoria da Relatividade Geral de Einstein, e não considerando o “factor correctivo” introduzido pela constante cosmológica, que o Universo deveria estar em expansão. Diga-se, a propósito, que outros físicos famosos como Alexander Friedmann e Georges Lemaître chegaram posteriormente à mesma conclusão através de cálculos também feitos a partir daquela teoria que tão bem descreve o Universo actual.

Neste contexto, refira-se a personagem de Georges Lemaître, padre católico e astrofísico belga, que propôs o que ficou popularizado (sarcasticamente pelo físico Fred Hoyle) como “Big Bang”: uma teoria sobre a origem do Universo por ele designada por “hipótese do átomo primordial”.

Mas voltemos um pouco atrás. Apesar de contrariar Einstein no seu modelo cosmológico, Sitter haveria de ser co-autor com ele de um artigo publicado em 1932 no qual apresentam a conjectura de que deveria haver no universo uma grande quantidade de matéria que não emitia luz, designada como matéria negra.

Hoje, no modelo cosmológico mais aceite entre os cientistas (precisamente designado por ΛCDM) calcula-se que a matéria e a energia escuras correspondem respectivamente a cerca de 23% e 73% da matéria e energia do Universo. E uma constante cosmológica, com um valor positivo, é necessária para a representar neste modelo de um universo que se iniciou há cerca de 13,7 mil milhões de anos numa singularidade designada por “Big Bang” e que está em expansão acelerada.

Passados 96 anos de evolução no conhecimento científico, o que diria Einstein sobre a actual importância da sua constante cosmológica!? Daria uma entrevista sobre isso ao “O Despertar”? 

Bom, pelo menos recordar-se-ia daquele importante ano de 1917.

Parabéns ao “O Despertar”.

António Piedade

CICLOS DE TEMPO - UMA VISÃO NOVA E EXTRAORDINÁRIA DO UNIVERSO

Recensão primeiramente publicada na imprensa regional.

“Ciclos de tempo - Uma visão nova e extraordinária do Universo” é o novo livro do físico-matemático inglês Roger Penrose, publicado pela Gradiva na sua premiada colecção “Ciência Aberta", com o n.º 198. Neste livro, o prestigiado cientista inglês propõe um novo modelo cosmológico do Universo.

Esta primeira edição portuguesa de “Ciclos de Tempo” (Fevereiro de 2013) foi traduzida por Nelson Rei Bernardino a partir da obra original inglesa publicada em 2010. É pois um livro bem recente (ler um excerto aqui), escrito de forma cativantemente rigorosa por Roger Penrose, cientista octagenário, conhecido do grande público por várias e notáveis obras de divulgação científica que alcançaram reconhecimento e êxito mundial. Esta obra adiciona-se a outras três do mesmo autor também publicadas entre nós pela Gradiva, a saber: “A Mente Virtual”, “A Natureza do Espaço e do Tempo” e “O Grande, o Pequeno e a MenteHumana”.

Na sua longa carreira Penrose distinguiu-se sobretudo pelas contribuições para a cosmologia em geral e para a relatividade geral em particular. É «autor de várias descobertas que em muitos casos criaram conceitos baptizados com o seu nome, entre eles as escadas de Penrose ou as desigualdades de Penrose».

Agora, Roger Penrose aborda «um dos mistérios mais profundos do nosso universo» que «é o enigma da sua origem». Estruturado em três partes intituladas “O mistério da segunda lei”, “O carácter curiosamente especial do Big Bang” e a “Cosmologia cíclica conforme”, o livro inclui ainda dois apêndices, de leitura naturalmente facultativa, devido aos seus cálculos tecnicamente mais complexos.

Penrose descreve não só “os principais modelos da cosmologia relativista clássica, mas também vários desenvolvimentos e enigmas que surgiram desde a descoberta da radiação cósmica de fundo”, a qual veio transformar a cosmologia numa ciência exacta e sustentar a ideia de que o nosso Universo terá tido origem no evento singular designado por Big Bang.

Penrose faz uma análise abrangente da segunda lei da termodinâmica. Segundo esta lei, «as coisas vão ficando cada vez mais desorganizadas à medida que o tempo passa». Ou seja, e por outras palavras, esta lei descreve a tendência continuamente crescente da «desordem» no Universo, ou, de um modo mais rigoroso, descreve o aumento de entropia com o tempo num sistema isolado.

A partir da segunda lei e da geometria do espaço-tempo baseada na teoria da relatividade geral, Penrose propõe um novo modelo cosmológico do universo: a cosmologia cíclica conforme (CCC). O modelo propõe uma explicação para o que existia antes do Big Bang que deu origem ao nosso Universo actual e o que estará para lá dos buracos negros. Explicando padrões circulares detectados na radiação cósmica de fundo, a proposta de Penrose poderá substituir o modelo inflacionário actualmente mais aceite pela comunidade científica.

Este novo modelo, ao integrar o conhecimento actual, propõe-nos uma compreensão do Universo e contribui para a reflexão filosófica sobre a sua origem e natureza da sua evolução.

Este livro é, assim, de leitura imprescindível para uma actualização profunda sobre o Universo, desde o mais remoto passado ao mais longínquofuturo, do infinitamente pequeno e intangível da física de partículas ao astronomicamente longínquo e igualmente intangível do horizonte em expansão.

António Piedade


Nota sobre o modelo da Cosmologia Cíclica Conforme

A Cosmologia Cíclica Conforme (CCC) é um modelo cosmológico proposto pelo físico-matemático Roger Penrose e construído a partir da teoria da relatividade geral de Einstein. Na CCC o universo expande-se indefinidamente até alcançar uma densidade infinitesimal (o oposto da densidade infinita quen houve no Big Bang) e uma entropia desprezável. Na fronteira evaporar-se-iam os buracos negros, a matéria (fermiões) converter-se-ia em radiação (só ficariam fotões e gravitões) e o tempo pararia.

Através de uma operação matemática Penrose iguala essa infinitude praticamente vazia a um ponto sem dimensões, que daria origem ao um novo Big Bang. Assim, segundo a CCC o Universo passa por sucessivos ciclos infinitos, com o fim da linha do futuro de cada universo identificado com a singularidade do Big Bang do universo seguinte.