Abertura do Setor de Astronomia - CDCC

Apresentação em tema: "Abertura do Setor de Astronomia - CDCC"— Transcrição da apresentação:

1 Abertura do Setor de Astronomia - CDCC

2 Setor de Astronomia - CDCC
Setor de Astronomia (OBSERVATÓRIO) (Centro de Divulgação da Astronomia - CDA) Centro de Divulgação Científica e Cultural - CDCC Universidade de São Paulo - USP Endereço: Av. Trabalhador São-Carlense, n.400 Tel: 0-xx (Observatório) Tel: 0-xx (CDCC) Localização: Latitude: 22° 00' 39,5"S Longitude: 47° 53' 47,5"W Crédito do logo: Setor de Astronomia, CDCC-USP/SC, criado por Andre Fonseca da Silva.

3 Sessão Astronomia

4 O Que é a Sessão Astronomia?
As Sessões Astronomia são palestras proferidas por monitores do Setor de Astronomia todos os sábados às 21h00. Iniciadas em 1992, foram criadas com o objetivo de falar sobre Astronomia ao nosso público em uma linguagem simples e acessível a todas as faixas etárias. Estas palestras se tornaram uma opção de diversão e informação para a comunidade local e também para visitantes de nossa cidade. Os temas abordados são os mais variados possíveis. O material multimidia contido aqui consiste numa opção áudiovisual complementar que o proferssor do Sistema de Ensino pode utilizar como auxílio a suas aulas. O conteúdo das Sessões Astronomia podem ser acessados no seguinte endereço: Crédito do logo: Sessão Astronomia, CDCC-USP/SC, criado por Andre Fonseca da Silva

5 A Explosão do Infravermelho
Por: Victor Raphael

6 Identificação do Tema:
Título : A Explosão do Infravermelho Autor : Victor Raphael de Castro Mourão Roque Data da Apresentação: Apresentador : Victor Raphael de Castro Mourão Roque Resumo/ABSTRACT:

7 O que é infravermelho (IR)?
Onda eletromagnética O que é infravermelho? Infravermelho é um fenômeno que chamamos de onda eletromagnética. Sem saber, mexemos diariamente com esse tipo de radiação, por exemplo quando sintonizamos o rádio, ligamos o nosso forno microondas, tiramos um raio-X, lemos gibi do Hulk ou até uma coisa mais simples, como, ver. imagem: radio disponível: imagem: microondas disponível: imagem: raio X disponível: imagem: Hommer Hulk (raios gamma) disponível: imagem: Sharbat Gula (ver) disponível: acesso: 04/06/07

8 Freqüência: nº de ciclos completados pela onda em um segundo
Por ser uma onda... Por ser uma onda, ela tem características que são determinadas pelo seu comprimento de onda (distância entre picos) ou se preferir pela sua freqüência (número de vezes que a onda completa um ciclo em um segundo). Interessante falarmos que quanto maior a freqüência menos o comprimento de onda, e vice-versa. Com todas as freqüências possíveis formamos o espectro eletromagnético, que é dividido em: radio, microondas, infravermelho, visível, ultravioleta, raio-X, raio gamma. Cada região dessa tem uma característica especial que pode ser aproveitada para o nosso bem (para o mau tb). Nessa palestra falaremos das características do infravermelho (a partir daqui chamarei de IR, do inglês InfraRed), uma das mais importantes regiões do espectro para a Astronomia. imagem: radio disponível: imagem: microondas disponível: imagem: raio X disponível: imagem: Hommer Hulk (raios gamma) disponível: imagem: Sharbat Gula (ver) disponível: imagem: Caracteristicas de uma Onda disponível: imagem: espectro eletromagnético disponível: acesso: 04/06/07 Freqüência: nº de ciclos completados pela onda em um segundo

9 Como vejo o IR? Só acredito no que vejo...Se não podemos ver como descobrimos o IR? O IR foi descoberto acidentalmente em 1800 pelo do astrônomo inglês chamado Willian Herschel. Ele separou a luz do Sol com um prisma, efeito igual ao arco-íris (falamos que ele decompôs a luz). Um termômetro ele posicionava na cor que ele queria estudar, e com outros dois ele marcava a temperatura ambiente para referência. Ele percebeu que a temperatura aumentava conforme ia se distanciando do violeta e aproximando do vermelho. Por curiosidade ele continuou as suas medidas para depois do vermelho, onde, a priori, não existia radiação. Para sua surpresa, o termômetro marcou a maior temperatura de todas. Foi quando Herschel descobriu que existia mais coisa do que nossos olhos conseguiam captar. Por causa da temperatura Herschel chamou de "raios caloríficos". imagem: Herschel e sua experiência disponível: acesso: 04/06/07

10 O que podemos fazer com ele?
Nossa galáxia possui muita poeira e moléculas no seu meio. Como o tamanho delas é por volta do comprimento de onda do visível (aproximadamente 1 mícron), isso provoca o que chamamos de espalhamento e a luz visível não chega até os nossos olhos. Isso faz com que perdemos muitos objetos por de trás das nuvens de poeira. Mas com o IR isso é diferente. Ela possui o comprimento de onda maior do que essas poeiras e consegue atravessá-las facilmente. Outra característica importante do IR é ela ser uma "radiação quente". Como radiação quente?. Todo objeto que possui temperatura está emitindo no IR. Por exemplo, nosso corpo, ou de um animal. Até mesmo o gelo irradia, como podemos ver na figura. Com base nisso, podemos falar que tudo no Universo pode ser estudado no IR. Bem, não é assim. Objetos muito quentes, como o nosso Sol (sua superfície está por volta de 5800ºC), emitem o infravermelho, mas emitem, numa intensidade muito maior, outras radiações, no caso o visível. imagem: babuíno disponível: imagem: cachorro disponível: imagem: tartaruga disponível: imagem: sapo disponível: imagem: gelo (visível) disponível: imagem: gelo (IR) acesso: 06/06/07 imagem: Espectro e comprimento imagem: Deslocamento imagem: Animação do Efeito Doppler disponível: acesso: 04/06/07

11 O que podemos fazer com ele?
Outra função importante do IR, é estudar o começo do Universo, na formação das primeiras galáxias. Muitas pessoas já escutaram falar do Big Bang, a grande explosão que gerou o Universo e por causa dele o Universo está se expandindo. Isso gera um fenômeno que chamamos Efeito Doppler. A radiação viajando nesse universo tende a modificar seu comprimento de onda. Uma experiência parecida que podemos fazer é riscar uma onda num balão meio cheio. Conforme formos enchendo-o a onda vai se modificando, aumentando o seu comprimento. Isso acontece com a luz que sai das galáxias mais distantes (lembrando que, no Universo, quanto mais longe de nós, mais no seu início estaremos). O interessante é que a luz visível que sai dessas galáxias chegam aqui no comprimento do IR. Resumindo, quando nós estudamos o IR dessas galáxias, estamos na verdade, estudando o espectro visível dela. Muito doido isso, não?!?! imagem: balões disponível: disponível: acesso: 06/06/07

12 Problema Puxa, legal. Agora eu sei o que é o IR, e que ele serve para estudar estrelas velhas, poeira, planetas, vários objetos mais frios e até o começo do Universo. Vamos pegar o telescópio e começar a medir isso. E vocês acham que a vida é tão fácil assim? Vai fazer uma coisa tão maravilhosa quanto o IR e dar de bandeja para nós. A astronomia no IR não é uma coisa tão fácil por causa da nossa atmosfera. Ela absorve a maioria do IR, e o pior, ela também produz IR (radiação por volta de 10ºC). Daí vocês pensam: que droga de atmosfera, porque tinha que absorver radiação? Não pensem assim, essa propriedade da nossa atmosfera propiciou a vida na Terra. Juntamente com o IR ela absorve raios altamente energéticos ( ultravioleta, raios X e raios gamma) que são altamente nocivos para a vida. Só ver o estrago que está fazendo o buraco na camada de ozônio. Antes a atmosfera filtrava boa parte da radiação ultravioleta, que hoje em dia chega até nós e provoca o câncer de pele. Então como estudamos a parte que a atmosfera absorve? Antigamente eram usados balões atmosféricos e aviões até mesmo foguetes. Mais tarde, em 1983, com o avanço da tecnologia espacial, foi feito o primeiro telescópio orbital no infravermelho o IRAS. Hoje em dia temos vários telescópios e projetos com essa finalidade. imagem: Absorsão da atmosfera disponível: acesso: 04/06/07

13 Sistema Solar - Vênus Sistema Solar
O IR é uma ótima radiação para estudarmos a atmosfera dos nossos planetas vizinhos. Com ela conseguimos obter dados da sua composição e temperatura. Vênus é um caso interessante. Sua pressão atmosférica é mais de 90 vezes a pressão terrestre, então sua atmosfera tem muitos fenômenos que os cientistas não entendem. Para ajudar na compreensão da dinâmica da atmosfera de Vênus, está orbitando-o a Vênus Express, que possui instrumentos no UV (ultravioleta), visível, e IR. Com vários comprimentos de onda podemos observar diferentes camadas da atmosfera tanto de dia como de noite, o que nos permite entender melhor o planeta. Para vermos como isso é importante, Quando voltado para o Sol, a atmosfera recebe um fluxo muito grande de radiação. Isso provoca uma aquecimento de massas de ar criando o que chamamos de zonas de convecção, onde massas de ar quente movem-se para áreas mais altas provocando muita turbulência. Até aí nada de estranho. A questão que corta o sono dos cientistas é que, do lado escuro onde não há fluxo de radiação solar, o formato das nuvens e a dinâmica dos ventos continuam bem similares as vistas do lado claro. O que os cientista procuram saber é se há alguma outra fonte que geraria essas torres de convecção. Na imagem vemos diferentes fotos em diferentes comprimentos de onda, portanto em diferentes alturas. Na primeira (esquerda em cima) a altura é por volta de Km, a segunda (direita acima) a Km e a terceira (esquerda em baixo ) a Km. Essas três imagens mostram a atmosfera mais alta, menos turbulenta e mais regular, com alguns formatos de onda. Já a última (direita em baixo) numa altura de já mostra uma atmosfera mais turbulenta. A mancha arredondada mais escura tem por volta de 300km. Na esquerda abaixo temos uma região chamada de Alpha Regio, caracterizada por falhas, cumes e vales. Acreditasse que esses formatos são induzidos pela topologia do lugar. imagem: Mosaico com 4 fotos de venus em alturas diferentes Imagem: foto mais baixa ( Km) alpha Regio disponível: acesso: 04/06/07

14 Saturno Saturno Poderia ficar falando várias horas sobre composição dos planetas, mas acho que o Sistemas Solar tem várias coisas mais interessantes para nós. Como por exemplo, Um estranho hexágono que existe em Saturno. Ele foi visto pela primeira vez pela voyager, e agora pela Cassini. Isso interessou bastante os cientistas por ser um efeito de longo período, observado a mais de 20 anos e pela sua alta simetria, seus lados são do mesmo tamanho. E para termos noção do tamanho desse hexágono, caberiam 4 Terras dentro dele. Graças a tecnologia atual, cientistas sabem que esse efeito não está relacionado com as auroras, nem com as emissões de rádio do Planeta, mas a origem dessa forma tão simétrica é uma incógnita Imagem: Hexágono em Saturno Imagem: Hexágono + aurora disponível: Video: hexágono me movimento disponível: acesso: 04/06/07

15 Io Io outro caso muito estudado em IR por causa das suas atividades vulcânicas. Podemos ver várias fotos de vulcões em Io. Na primeira vemos o vulcão Pometheus e mais quatro novos vulcões. Na terceira vemos o mesmo vulcão em um ângulo diferente. E na terceira vemos um dos vulcões, esse chamado de Pelé, nomeado por uma brasileira que trabalhava na missão Galileu. Imagem: Vulcão Prometheus disponível: Imagem: Prometheus disponível: Imagem: Pele disponível: acesso: 04/06/07

16 Outros Planetas Mas as estrelas são formadas através de nuvens de poeiras que chamamos nebulosa, os planetas também vem desse nuvem, e o IR é uma ótima radiação para se estudar poeira. Juntando essas informação podemos chegar a conclusão que podemos descobrir novos planetas se formando e formados em outras estrelas. Aqui vemos dois exemplos. Na p rimeira imagem astrônomos descobriram um planeta com aproximadamente o tamanho de Júpiter. Na outra, com a luz da estrela bloqueada conseguimos ver o disco através do qual alguma planeta vai se formar. Imagem: Beta Pictoris disponível: Imagem: Prometheus disponível: Imagem: Pele disponível: acesso: 04/06/07

17 Nossa Galáxia nossa galáxia
Como falamos antes, o IR consegue penetrar por nuvens de poeiras enquanto o visível é bloqueado por elas. Por isso imagens no IR, nos oferece uma visão muito mais nítida, com muito mais conteúdo. Isso torna o estudo em IR importantíssimo para a compreensão da nossa galáxia, principalmente do núcleo (mais chamado de bojo pelos astrônomos). Pesquisadores acreditam que haja em torno de 500 vezes mais estrelas no bojo do que na periferia da galáxia. Partindo dessa estimativa já podemos imaginar como essa região é muito ativa e rica, por isso é bom estudá-la. O que sabemos do bojo que foi obtido graças o IR é que ele consiste numa região muito densa de estrelas e essas estrelas e gases que estão mais perto do centro estão orbitando muito rapidamente, o que provavelmente indica a presença de um buraco negro. Outra grande revolução provocado pelo IR foi a descoberta de mais de 100 mil estrelas gigantes vermelhas numa pequena região interna do bojo. Esse tipo de estrela expele jatos de poeira na sua vizinhança durante essa fase final da sua vida, o que as fazem os maiores "Produtores de Poeira" da galáxia. Por essa características, elas nos dão algumas pistas sobre a formação de estrelas e a idade da nossa galáxia. Imagem: Galáxia disponível: acesso: 04/06/07

18 Outras Galáxias Outras galáxias
Se conseguimos estudar melhor a nossa galáxia com IR porque não fazer o mesmo com outras galáxias? É o que os astrônomos fazem e obtém muitas informações valiosíssimas sobre a estrutura e formação dessas galáxias. Andrômeda por exemplo mostrou uma cara bem diferente do que as pessoas imaginavam. Sabe-se que a maior fonte de IR vem de regiões de gases onde as estrelas estão se formando. A imagem de Andrômeda mostra que essas regiões formam anéis em torno do núcleo, e não acompanham os braços como se pensavam antigamente com imagens no visível. É interessante pensarmos que essas estruturas aparecerão no visível daqui milhões de anos. Outro caso interessante são as galáxias Antennae. São duas galáxias que se colidiram e formaram uma imagem interessante. Por causa da interação gravitacional, muitos objetos foram arremessados e formaram as caudas que vemos na sua imagem. O que podemos tirar do IR é que por causa da colisão, muitas regiões de gases foram comprimidas e aquecidas, se tornando perfeitas para o nascimento de muitas novas estrelas. Um começo parecido e um final totalmente diferente, é a história de Centaurus A. Essa galáxia possui formato elíptico e seu o núcleo ativo (acreditasse existir um buraco negro com a massa de 1 bilhão de Sóis nele) a faz extremamente luminosa. Observando no IR notou-se o resto de poeira e gás de uma galáxia espiral "devorada" por Cen A. Essa galáxia se afunilou e sua matéria serve de combustível para o buraco negro. Esses são dois tipos de objetos chamados Galáxias Ultra Luminosas no Infravermelho ou ULIRGs (do inglês "Ultra Luminous Infrared Galaxies"). A questão é: como diferenciar o IR das estrelas "bebês" do IR dos "monstros" Buracos negros? Astrônomos conseguiram diferenciar através de uma análise dos elementos. Cada processo determina tipos diferentes de moléculas que podem ser comparados com outras regiões do Universo. O que os astrônomos viram é que a maior parte desses objetos são devido a galáxias com formação de estrelas, enquanto a menor parte, e mais luminosa devido aos buracos negros. Imagem: Andrômeda (visível) disponível: Imagem: Andrômeda (IR) disponível: Imagem: Andrômeda (comparação) disponível: acesso: 04/06/07

19 Outras Galáxias Outras galáxias
Se conseguimos estudar melhor a nossa galáxia com IR porque não fazer o mesmo com outras galáxias? É o que os astronomos fazem e obtem muitas informações valiosíssimas sobre a estrutura e formação dessas galáxias. Andrômeda por exemplo mostrou uma carabem diferente do que as pessoas imaginavam. Sabesse que a maior fonte de IR vem de regiões de gases onde as estrelas estão se formando. A imagem de Andrômeda mostra que essas regiões formam anéis em torno do núcleo, e não acompanham os braços como se pensavam antigamente com imagens no visível. É interessante pensarmos que essas estruturas apareceram no visível daqui milhões de anos. Outro caso interessante São as galáxias Antennae. São duas galáxias que se colidiram e formaram uma imagem interessante. Por causa da interação gravitacional, muitos objetos foram arremeçados e formaram as caudas que vemos na sua imagem. O que podemos tirar do IR é que por causa da colisão, muitas regiões de gases foram comprimidas e aquecidas, se tornando perfeitas para o nascimento de muitas novas estrelas. Um começo parecido e um final totalmente diferente, é a história de Centaurus A. Essa galáxia possui formato eliptico e seu o núcleo ativo (acreditasse existir um buraco negro com a massa de 1 bilhão de Sóis nele) a faz extremamente luminosa. Observando no IR notou-se o resto de poeira e gas de uma galáxia espiral "devorada" por Cen A. Essa galáxia se afunilou e sua matéria serve de combustível para o buraco negro. Esses são dois tipos de objetos chamados Galáxias Ultra Luminosas no Infravermelho ou ULIRGs (do inglês "Ultra Luminous Infrared Galaxies"). A questão é: como diferenciar o IR das estrelas "bebês" do IR dos "monstros" Buracos negros? Astronomos conseguiram diferenciar através de uma análise dos elementos. Cada processo determina tipos diferentes de moléculas que podem ser comparados com outras regiões do Universo. O que os astronomos viram é que a maior parte desses objetos são devido a galáxias com formação de estrelas, enquanto a menor parte, e mais luminosa devido aos buracos negros. Imagem: Antennae (visível) disponível: Imagem: Antennae (Composição) disponível: acesso: 04/06/07 Legenda para Imagem composta: A imagem embaixo a esquerda mostra uma imagem numa escala grande de duas galáxias se colidindo formando caldas no formato de antenas as quais deram o nome ao sistema. No centro, a imagem principal é uma imagem no optico, mostrando os dois nucleos em laranja, e muitas estrelas azuis novas. O círculo marca uma região de poeira onde há sobreposição das duas galáxias. Esse região é responsável por 20% de toda luminosidade do infravermelho da galáxia, mostrando ser uma regiaão de grande formação de estrelas. imagens: Andromeda visível, IR Antennae visível, IR Centaurus A visível, IR

20 Outras Galáxias Outras galáxias
Se conseguimos estudar melhor a nossa galáxia com IR porque não fazer o mesmo com outras galáxias? É o que os astronomos fazem e obtem muitas informações valiosíssimas sobre a estrutura e formação dessas galáxias. Andrômeda por exemplo mostrou uma carabem diferente do que as pessoas imaginavam. Sabesse que a maior fonte de IR vem de regiões de gases onde as estrelas estão se formando. A imagem de Andrômeda mostra que essas regiões formam anéis em torno do núcleo, e não acompanham os braços como se pensavam antigamente com imagens no visível. É interessante pensarmos que essas estruturas apareceram no visível daqui milhões de anos. Outro caso interessante São as galáxias Antennae. São duas galáxias que se colidiram e formaram uma imagem interessante. Por causa da interação gravitacional, muitos objetos foram arremeçados e formaram as caudas que vemos na sua imagem. O que podemos tirar do IR é que por causa da colisão, muitas regiões de gases foram comprimidas e aquecidas, se tornando perfeitas para o nascimento de muitas novas estrelas. Um começo parecido e um final totalmente diferente, é a história de Centaurus A. Essa galáxia possui formato eliptico e seu o núcleo ativo (acreditasse existir um buraco negro com a massa de 1 bilhão de Sóis nele) a faz extremamente luminosa. Observando no IR notou-se o resto de poeira e gas de uma galáxia espiral "devorada" por Cen A. Essa galáxia se afunilou e sua matéria serve de combustível para o buraco negro. Esses são dois tipos de objetos chamados Galáxias Ultra Luminosas no Infravermelho ou ULIRGs (do inglês "Ultra Luminous Infrared Galaxies"). A questão é: como diferenciar o IR das estrelas "bebês" do IR dos "monstros" Buracos negros? Astronomos conseguiram diferenciar através de uma análise dos elementos. Cada processo determina tipos diferentes de moléculas que podem ser comparados com outras regiões do Universo. O que os astronomos viram é que a maior parte desses objetos são devido a galáxias com formação de estrelas, enquanto a menor parte, e mais luminosa devido aos buracos negros. Imagem: Centaurus A (vários espectros) disponível: Imagem: Centaurus A (foco no bojo) disponível: acesso: 04/06/07 Centaurus A visível, IR

21 Grandes Questões Onde e como sistemas planetários se formam e evoluem?
Como e onde as estrelas se formam, e o que determina a sua massa e número? Quão velhas são as estrelas da nossa galáxia e vizinhança? E o que estrelas podem nos dizer sobre a sua origem? Quando e como as primeiras galáxias se formaram? Quão grande e velho é o Universo e qual o seu destino? Com o estudo do IR nas últimas décadas a Astronomia avançou muito e com o avanço a ciência novas dúvidas são criadas. Para finalizar vou falar algumas perguntas que os astrônomos esperam que sejam resolvidas com a ajuda do IR. Onde e como sistemas planetários se formam e evoluem? Como e onde as estrelas se formam, e o que determina a sua massa e número? O quão velho são as estrelas da nossa galáxia e vizinhança - e o que essas estrelas podem nos dizer sobre a sua origem? Quando e como as primeiras galáxias e estrelas se formam? Quão grande e velho é o universo e qual o seu destino?

22 Fim