Observatório do CDCC - USP/SC

Apresentação em tema: "Observatório do CDCC - USP/SC"— Transcrição da apresentação:

1 Observatório do CDCC - USP/SC
USP - São Carlos Observatório do CDCC - USP/SC

2 Observatório do CDCC - USP/SC
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 São Carlos-SP Tel: 0-xx (Observatório) Tel: 0-xx (CDCC) Localização: Latitude: 22° 00' 39,5"S Longitude: 47° 53' 47,5"W Imagem: O Inicio do Observatório

3 Sessão Astronomia

4 Sessão Astronomia As Sessões Astronomia são palestras proferidas pela equipe 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 multimídia contido aqui consiste numa opção audiovisual complementar que o professor do Sistema de Ensino pode utilizar como auxílio às suas aulas. O conteúdo das Sessões Astronomia pode ser acessado no seguinte endereço: Crédito do logo: Sessão Astronomia, CDCC-USP/SC, criado por Andre Fonseca da Silva Observação: Padrão e resolução da apresentação: 800 x 600 pixel com imagens a 96 dpi ou 38 pixel por centímetro com dimensão de 8,35 polegadas x 6,26 polegadas ou 21,2 cm x 15,9 cm respectivamente. Editado normamente em Office 97, podendo haver incompatibilidade de execução no Office XP e vice-versa.

5 Além do Firmamento Além do Firmamento Adalberto Anderlini de Oliveira

6 Além do Firmamento Título : Além do Firmamento
Nome do Autor : Adalberto Anderlini de Oliveira Data da Apresentação: 26 de fevereiro de 2005 Número de Espectadores no Audiório: 18 pessoas Nome do Apresentador: Adalberto Anderlini de Oliveira Resumo/ABSTRACT: Esta palestra é uma continuação da Palestra por mim proferida sob o título: O Renascimento Astronômico. Continuaremos aqui com a evolução da compreensão do Universo por parte do ser humano. Com o sistema Heliocêntrico aceito, veremos qual a evolução da compreensão humana para o que são as estrelas, e onde elas se encontram. Crédito da Imagem de Abertura: Figura retirada da palestra A Visão Cosmológica do Universo (reprise-2002) de Matheus Lazo

7 A Abóbada Celeste Sistema Heliocêntrico com sólida abóbada limitando o Universo O sistema solar não é tudo que existe no Universo Senão as dimensões do Universo já seriam sabidas em 1700 Se as estrelas estão em profundidade diferente, pode existir paralaxe

8 A Abóbada Celeste Comentário: Após certo tempo, já parecia confirmado que o Sol era o centro do Universo, e na verdade a Terra se movimentava ao redor dele. As idéias de Copérnico já estavam se firmando, junto às observações precisas de Tycho Brahe, e as Leis de Kepler. A teoria da Gravitação de Newton explicava muito bem os dados de Tycho. Assim, o Universo conhecido no momento era: o Sol no centro do Universo, com os planetas girando em volta dele, e uma casca esférica firme rodando ao redor de tudo. Mas alguns cientista e alguns filósofos, dentre eles Giordano Bruno, já afirmavam que o céu possuía profundidade; ou seja, diziam que as estrelas possuiam disâncias diferentes em relação ao Sol, centro de tudo. As distâncias dos planetas já haviam sido medidas, e isso gerava a dúvida: qual a distância da casca esférica de estrelas? Surgiram, então, as primeiras tentativas de se medir a distância até as estrelas, para que o homem pudesse dizer: pronto, é esse o tamanho de todo o Universo que conhecemos! Imagem: copernico.jpg. Disponível em: < Acesso em: 15/02/2005

9 Calculando distâncias

10 Calculando distâncias
Comentário: O primeiro método utilizado para tentar medir a distância das estrelas foi a Paralaxe, método que já havia sido usado para medir a distância dos planetas no Séc. XVII. Vamos tentar explicar como funciona tal método. Na verdade, o método não nos é de todo estranho, pois é através da paralaxe que nosso cérebro tem noção de profundidade. Para que você compreenda o método, realize a seguinte brincadeira: estique o braço em frente ao seu rosto, e observe o seu dedo indicador ora com um olho, ora com outro. Você perceberá que seu dedo parecerá “pular” de um lado para o outro. Isso é a paralaxe: a diferença de posição aparente de um objeto em relação a um fundo distante, quando observado de dois pontos diferentes. Na verdade, nosso cérebro sabendo a distância entre nossos olhos consegue estimar a distância entre os objetos. Para que você se convença disso, tente a seguinte experiência: jogue uma bola de papel em um cesto distante com os dois olhos abertos, e depois feche um dos olhos e tente acertar o cesto novamente. Você perceberá que surgirá uma dificuldade com relação à profundidade do cesto.

11 Distância até o outro lado do rio
B d D E C

12 Distância até ouro lado do rio
Comentário: Na verdade, o cálculo de distância não passa de uma brincadeira de semelhança de triângulos que já havia sido estudade pelos gregos. Em suma, se você quiser saber sua distância até uma árvore do outro lado do rio, você não precisa atravessar o mesmo. Basta que você consiga desenhar triângulos semelhantes e brincar com proporções simples, para descobrir quão largo é o rio.

13 Jean Richer (Guiana Francesa) e Giovanni Domenico Cassini (Paris)
Paralaxe de Marte (1671) Jean Richer (Guiana Francesa) e Giovanni Domenico Cassini (Paris)

14 Paralaxe de Marte (1671) Comentário: Já em relação ao céu, a idéia é a seguinte: você, de dois pontos diferentes, conseguirá observar o mesmo objeto como se ele estivesse em locais diferentes com relação ao fundo distante. Como já havíamos dito, esse foi o método utilizado para calcular a distância de Marte até nós. Foi com essa semelhança de triângulos que dois cientistas, sabendo a distância que os separava na Terra, estimaram a distância do planeta vermelho. Imagem: earth-3d.gif. Disponível em: < Acesso em: 15/02/2005 mars.jpg. Disponível em: < Acesso em: 15/02/2005

15 Paralaxe Estelar ? Estrelas muito longe ! Diâmetro da Terra: 12 800 km
Diâmetro da Órbita da Terra: km Solução: medidas efetuadas com seis meses de diferença Estrelas mais próximas Já era 1800 e os astrônomos não haviam conseguido uma única paralaxe estelar

16 Paralaxe Estelar ? Comentário: E para as estrelas, por que não havia já em 1700 nenhuma medida de uma única paralaxe estelar? Na verdade, os cientistas tiveram de perceber que o raio da Terra era insuficiente para que uma paralaxe estelar fosse obtida. Tiveram, então, imaginar uma maneira melhor de observar a paralaxe. E, como a teoria Heliocêntrica estava já bastante difundida, os astrônomos perceberam que se as medidas da posição da estrela fosse vista com seis meses de diferença (ou seja, no lado oposto da órbita da Terra em relação ao Sol), a paralaxe talvez se tornasse mais evidente. Assim, eles, observando milhares de estrelas, esperavam que alguma estivesse mais próxima do que as outras, permitindo que ela executasse uma paralaxe. Na verdade, com um pouco de imaginação, podemos perceber que a estrela mais próxima descreverá, no decorrer de um ano, uma elipse imagem da elipse que é a órbita da Terra. Isso se tal estrela não estiver no plano da órbita da Terra. Entretanto, mesmo com tal perspicácia por parte dos astrônomos, nenhuma paralaxe foi observada, dentre todas as estrelas visíveis do céu. E já raiava o ano de 1800.

17 Outra evidência? Aplicação do ano-luz Classes de grandeza
W. Herschel ( ) Classificação das estrelas de acordo com seu brilho em 7 classes. A luminosidade nos dá uma medida de distância. (7 classes, 7 envoltórios) Aplicação do ano-luz Sírius Sol Classes de grandeza das estrelas Luminosidade 1/ / / / / /64 Distância 2x Sírius x Sírius x Sírius Anos-luz

18 Outra evidência? Comentário: Então, a miraculosa mente humana começou a se perguntar se não havia outra maneira de verificar que as estrelas realmente estão em profundidades diferentes, fazendo a coisa mais óbvia posspivel: olhando para o céu, o objeto de estudo. Foi nessa época que William Herschel pressupôs que o brilho diferente das estrelas (fato que já havia sido notado pelos gregos) talvez fosse decorrente da profundidade diferente que elas estão no céu. Assim, ele imaginou algo chamado de classes de grandeza, onde as estrelas mais brilhante estão mais próximas de nós, e as menos brilhantes, mais distantes. Considerou que Sírius, a estrela mais brilhante do céu, e consequentemente a mais próxima, estava a uma ano-luz, uma unidade de distância recém-inventada (a velocidade da luz havia sido calculada no final do Séc. XVII). As outras estrelas estariam dispostas em camadas subsequentes de acordo com seu brilho.

19 Não é só a distância...

20 Não é só a distância... Comentário: Mas, Herschel considerou que as estrelas possuíam todas o mesmo tamanho, e eram todas feitas do mesmo material, o que implicaria que o seu brilho só dependeria da distância delas em relação à nós. Seria equivalente a observar diferentes postes (com lâmpadas do mesmo material) na mesma rua, onde os mais próximos parecem mais brilhantes, e os mais distantes, mais fracos. Entretanto, hoje sabemos que as estrelas podem possuir tamanhos diferentes, massas diferentes, e até composição diferente. Assim, seria como comparar a lâmpada de postes na rua com lâmpadas de prédios. Materiais diferentes, com brilhos diferentes, à distâncias diferentes.

21 Catálogos de posições Hiparcos a.C.  mapa do céu com 800 estrelas Ptolomeu d.C.  mapa do céu com 1000 estrelas Edmond Halley  Sírius, Procion e Arcturus não se encontravam nas posições assinaladas Arcturus distava o equivalente a dois diâmetros aparentes da Lua cheia de sua posição catalogada Ou seja, elas não estavam fixas e teriam movimentos próprios (muito mais lentos do que o mov. dos planetas) Halley imaginava que as estrelas estivessem em uma camada relativamente fina

22 Catálogos de posições Comentário: E foi nessa época também que um astuto astrônomo percebeu algo curioso. Edmond Halley (sim, o mesmo que tem um cometa com seu nome) estava fazendo um catálogo de posição de estrelas no céu com instrumentos melhores que os anteriores, e percebeu que algumas estrelas estavam totalmente for a do local onde haviam sido catalogadas cerca de um milênio e meio antes. A princípio poderia ser um erro na confecção do catálogo, ou um erro dos antigos observadores, mas o erro era tão brutal que ele ignorou tal idéia. A única solução para tal fato foi a seguinte: as estrelas não são totalmente fixas no céu, na verdade elas possuem um movimento próprio tal qual os planetas. Mas tal movimento fica demasiadamente pequeno devido ao fato de as estrelas distarem enormemente da Terra.

23 velocidade tangencial
Movimento próprio Estrelas mais distantes possuem menor movimento aparente, ainda que possuam a mesma velocidade que as estrelas mais próximas Ex.: Estrela de Barnard  10,3 segundos de arco / ano Aproximadamente 0,0005 do diâmetro aparente da Lua Final do séc. XVIII - o céu não é sólido velocidade radial velocidade tangencial

24 Movimento próprio Comentário: É notável, portanto, que isso foi um tiro certeiro contra a idéia de um céu fixo e imutável. Analisando a fundo o caso, percebemos que a estrela ao se movimentar livremente pode estar caminhando perpendicularmente à nossa linha de visada, ou na direção dela. Assim, se o movimento da estrela for maior na direção da nossa linha de visada, quase não vamos perceber seu movimento. Caso contrário, iremos perceber um efeito acumulativo do movimetno com o passar dos anos, muitos anos. É evidente, também, que duas estrelas com velocidades iguais não descreveram o mesmo ângulo no céu, pois a estrela mais próxima aparentará um ângulo muito maior. Pura ilusão de óptica, o que importa é o nosso ângulo de visão.

25 Estrela descreve elipse no céu...
James Bradley (1725): estrela descrevendo elipse em 1 ano e três meses andando coloca o guarda-chuva para frente imóvel

26 Estrela descreve elipse no céu...
Comentário: Bem, mas vários foram os alarmes falsos quanto à paralaxe estelar. Em meados de 1700, Bradley observou sim uma estrela efetuando uma pequena elipse no céu. Entretanto, tal elipse se descrevia no período maior do que o de um ano. Problemas à vista, obviamente. Na verdade a explicação é genial. Primeiro façamos uma analogia. Quando estamos parados com um guard-chuva na vertical, no meio a um temporal, não nos molhamos, entretanto, basta começarmos a andar para nos encharcamos… Por quê? Na verdade, a gente caminha na direção de pingos que já haviam passado pelo guarda-chuva. Assim, a culpa é de nossa velocidade. Quanto mais rápido formos, mais pingos ainda estarão no ar para trombarmos com eles. Assim, se inclinarmos o guarda-chuva, podemos caminhar na direção do “túnel” sem pingos que ele faz na nossa frente. Em suma, para um observador de for a desse evento, fica claro que nós andamos contra os pingos. Para nós, observadores dentro do evento, achamos que a chuva é inclinada, quando na verdade ela pode perfeitamente estar apenas caindo verticalmente em relação à Terra.

27 … mas é Aberração Estelar !
Direção verdadeira da estrela (chuva de fótons) Heliocentrismo Direção aparente da estrela No final, a estrela representa uma elipse que não é de origem paraláctica, e maior do que essa Direção aparente da estrela 6 meses depois

28 … mas é Aberração Estelar !
Comentário: O mesmo acontece com a luz. Imagine que ao invés de pingos de chuva, temos os pingos de luz: os fótons. E imagine que ao invés do guarda-chuva, o que temos na mão é um telescópio. O efeito é o mesmo! Como a Terra gira ao redor do Sol, e com velocidade bastante alta (cerca de 30 km/s) devemos inclinar o telescópio para compensar o fato do nosso movimento. Assim, damos tempo dos pingos de luz caírem exatamente no espelho do telescópio. Como se já não bastasse, esse foi um prego final no caixão do geocentrismo… A Terra realmente se move em volta do Sol, temos aqui uma evidência fortíssima.

29 Em busca da paralaxe estelar
E por que não se consegue medir paralaxes estelares? Porque até as estrelas mais próximas se encontram tão distantes que era impossível medir sua paralaxe com os instrumentos daquela época É como se observássemos uma moeda a 6 km de distância Desemaranhar a paralaxe do movimento próprio e da aberração estelar Herschel imagina que a paralaxe vai ficar mais evidente em duas estrelas muito próximas uma da outra na linha de visada, mas que possivelmente estão muito distantes em profundidade

30 Em busca da paralaxe estelar
Comentário: OK, e a paralaxe estelar? - você deve estar se perguntando… Pois bem, a paralaxe era dificílima de ser medida com os instrumentos da época, além disso, tinhasse de desemaranhar vários movimentos realizados pelas estrelas no decorrer de um ano, ou mais, ou menos, ou muito mais, ou muito menos… a medida estava ficando cada vez mais complicada… Então, Herschel imaginou que duas estrelas bem próximas, se muito afastadas em profundidade deixariam mais evidente a paralaxe. E passou a procurar no céu essas estrelas próximas...

31 Em busca da paralaxe estelar
Em 1793, mesmo desemaranhando os movimentos, continua verificando que a elipse se dá em mais de um ano Sistema Binário! - fez catálogo com 800 CM Cálculos confirmam a Teoria da Gravitação de Newton

32 Em busca da paralaxe estelar
Comentário: E foi assim que ele descobriu o sistema binário de estrelas, que nada mais é do que duas estrelas rodando em torno de um ponto comum sob a influência da gravidade uma da outra. Isso levava mais uma vez para o céu a teoria da Gravitação de Newton: a mesma força que rege os corpos na superfície da Terra comanda os céus...

33 3 cálculos da paralaxe em 1830
Friedrich Bessel: 61-Cisne (maior movim. próprio na época) Thomas Henderson: Alfa do Centauro (3ª mais brilhante) Friedrich Georg von Struve: Vega (4ª mais brilhante) Alfa-Centauro tem a maior paralaxe conhecida: 0,76 segundos de arco é a estrela mais próxima: 4,29 anos-luz

34 3 cálculos da paralaxe em 1830
Comentário: Finalmente, em 1830, são calculadas três paralaxes, em estrelas escolhidas à dedo pelos pesquisadores. Ou elas foram escolhidas pelo maior brilho, consequência, talvez de elas estarem bastante próximas, ou elas foram escolhidas pelo grande movimento aparente, outra evidência provável de que a estrela está um pouco próxima de nós.

35 Segunda nova unidade de distância !
A distância que uma estrela tem uma paralaxe de 1 segundo: paralaxe-segundo: 1 parsec = 3,26 anos-luz = km p = 1´´ p d Se p = 1´´ então d = 1 parsec = 1 pc

36 Segunda nova unidade de distância !
Comentário: É assim instituída uma nova unidade de distância: o parsec. 1 parsec nada mais é do que a distância na qual a estrela aparenta uma paralaxe de um segundo.

37 Distâncias das Estrelas mais próximas
Anos-luz Parsecs Alfa-Centauro Estrela de Barnard Lobo 359 Sírius 61 do Cisne Prócion 4,29 5,97 7,74 8,70 11,10 11,30 1,32 1,84 2,38 2,67 3,42 3,48 O Sistema Solar se acha isolado em meio a um imenso vazio Sol -Centauri 10 metros Plutão 1 mm

38 Distâncias das Estrelas mais próximas
Comentário: Assim, foram calculadas com o passar dos anos a distância de várias estrelas, e nós percebemos que o Sistema Solar está bastante sozinho, e longe de outras estrelas, o que nos mostra o porque da dificuldde de se calcular as paralaxes estelares.

39 Brilho das Estrelas Manitude Absoluta Sol ~ 5 Estrela 1 2 3 4 5 6
Alfa-Centauro Estrela de Barnard Lobo 359 Sírius 61 do Cisne Prócion 4,29 5,97 7,74 8,70 11,10 11,30 Manitude Absoluta Sol ~ 5 1 2 d 3 d d 4 d 5 d 6 d d = 10 pc = 32,7 AL

40 Brilho das Estrelas Comentário: Para sanar o problema do Herschel de comparar estrelas com distâncias diferentes, e materiais diferentes, imaginou-se a magnitudde absoluta, que seria como arrancar as lâmpadas dos prédios, e dos postes e colocar todas à mesma distância… Assim, é possível analisar a luz de cada uma das lâmpadas.

41 Dúvidas ? Paralaxe Manitude Aparente Magnitude Absoluta
Aberração Estelar Movimento Próprio Sistema Binário de Estrelas Parsec e o Ano-Luz

42 Final da Apresentação FIM

43 Referências e Bibliografia
Livros: E a luz se fez - Rudolf Thiel GILBERT,A.(1982): Origens históricas da física moderna, Fund. Calouste Gulbenkian, Lisboa O Universo - Isaac Asimov Agradecimentos Ao Prof. Wilton S. Dias e ao Monitor Matheus Jatkoske Lazo pelos livros emprestados. Ao Prof. Bozcko, por alguns desenhos utilizados.