O Mapa da nossa Galáxia

O que você me diria se eu lhe pedisse para fazer um mapa da sua cidade sem sair da sua casa? Ou, no máximo, subindo no topo de um edifício?

É exatamente isso que os astrônomos fazem já há alguns séculos. Tentamos desenhar um mapa da nossa Galáxia morando dentro dela. E, novamente, é incrível notar como os avanços tecnológicos conseguem explicar muitos problemas que antes pareciam insolúveis e nos dar novas perspectivas sobre nossa visão do Universo.

Uma das tentativas (e, na minha modesta opinião, uma das mais interessantes) teve início no final dos anos 1770. William Herschel e sua irmã Caroline fizeram um mapa dos céus (ver figura acima – O nosso Sol é o ponto mais brilhante próximo ao centro da imagem) utilizando um telescópio refletor de 47.5cm. Enquanto William observava o céu, Caroline fazia as anotações. William achava que, contando o número de estrelas em diversas regiões do céu, poderia encontrar o centro da Galáxia onde houvesse a maior concentração de estrelas. Como ele não encontrou nenhuma região privilegiada nesse sentido, não conseguiu determinar com exatidão a posição do centro galáctico, e nem a posição do Sol na Galáxia. No entanto, em uma dessas observações (em 1781), ele notou um objeto com um pequeno disco, o planeta Urano. Essa descoberta lhe trouxe fama, além da nomeação de Astrônomo Real da Inglaterra.

Existem ainda muitos aspectos históricos relevantes para a astronomia no trabalho de Herschel, como a descoberta da radiação infra-vermelha, além de muitos esforços (tanto dele quanto de sua irmã) para medir parâmetros de estrelas, aglomerados de estrelas e nebulosas com uma precisão invejável nos idos de 1700! Herschel publicou então em 1786 o “Catalogue of One Thousand new Nebulae and Clusters of Stars”. Ele catalogou, ao longo de sua vida mais de 800 estrelas duplas e 2.500 nebulosas.

Porém, o que mais me chama a atenção na figura é a parte do lado direito, onde não existem estrelas. O que seria isso? Bem, naquela época não se sabia ao certo. A única informação disponível, na verdade, era a “ausência de informação” naquela direção. Uma das hipóteses de Herschel era de que todas as estrelas eram parecidas com o Sol, o que o levou a erros nos cálculos de distância. Além disso, ele não sabia que a luz das estrelas poderia ser bloqueada por nuvens escuras ou diminuída pela extinção interestelar (por exemplo o espalhamento da luz por grãos de poeira no meio que permeia as estrelas). Esses fatores o levaram a determinar erroneamente a posição do Sol e do centro da Galáxia.

Afinal, como nós vemos a Via Láctea hoje em dia? A figura abaixo (veja a imagem em alta resolução aqui) mostra a tentativa mais recente de fazer um mapa da “nossa casa”, com a ajuda do telescópio espacial Spitzer.

Acredita-se que a Via Láctea seja uma Galáxia Espiral do tipo barrada (note duas pequenas barras saindo da região central do esquema acima) com dois braços principais, sendo que o Sol encontra-se a aproximadamente 26.000 anos-luz de distância do centro da Galáxia.

Berçário

Formação Estelar

Quando falamos de vida, ou de seres vivos, automaticamente somos remetidos a imagens daqui, da Terra. De seres que conhecemos, que presenciamos no nosso cotidiano. E até mesmo de nós, seres humanos. Por outro lado, mais recentemente, tem-se dado muito destaque à possibilidade de vida em outros planetas.

Também, quando pensamos em vida em outros planetas, é bastante comum a imagem dos homenzinhos verdes. Entretanto, se for descoberto em algum outro planeta uma “simples” bactéria, ou até mesmo em alguma lua (que às vezes apresentam maiores vantagens ambientais para abrigar vida, como a conhecemos), já seria de uma euforia sem limites.

Na imagem acima, é exibido o que os astrônomos chamam de Região HII. Ou em termos menos técnicos, Região de Hidrogênio ionizado. Nela, podemos ver duas estruturas principais, uma nebulosidade avermelhada, que nada mais é do que o Hidrogênio ionizado, e um amontoado de estrelas.

O gás Hidrogênio nesta imagem está ionizado devido às fortes radiações eletromagnéticas vindas de estrelas de grande massa presentes no aglomerado e que acabaram de se formar. Basicamente, tais estrelas emitem uma luz tão intensa que arranca o elétron do Hidrogênio. O Hidrogênio fica, então, ionizado.

O aglomerado de estrelas até alguns milhões de anos atrás fazia parte do gás que agora o circunda. Em um dado momento, uma parte da nuvem de gás se contraiu e disparou uma formação estelar. Estrelas dos mais variados tamanhos surgiram. As estrelas recém-formadas, principalmente as de maior massa, ionizaram o gás restante e varrem-no com tamanha intensidade que podemos ver o vazio onde está o aglomerado.

Ali, não só estrelas se formaram. Muito provavelmente há planetas ainda em fase de formação. Sistemas planetários onde em algum dia poderá surgir vida. Vida que em um dado momento bem distante poderá ter consciência de sua própria existência, olhar pros céus e procurar entender como eles próprios surgiram…

Um primeiro passo seria estudar onde tudo começa, onde tudo se forma. Uma Região HII.

A Evolução ao Vivo e em Cores

A abstração é algo intrínseco do ser humano? Parece que não. Quando nos deparamos com os problemas do cotidiano, precisamos pensar em uma alternativa para solucioná-los. Ao mesmo tempo, os animais ditos irracionais usam de seus dotes físicos herdados através de anos e anos de evolução biológica para solucionar desde a mais simples escalada em uma árvore para pegar um fruto, a uma boa escapada de um predador.

Também já é bem conhecido que em qualquer ambiente é necessário estar a ele adaptado. Caso contrário, a espécie em questão estará fadada ao fracasso.

Recentemente, foi descoberto no Estado brasileiro do Piauí, município de Gilbués, alguns primatas (em particular, macacos-prego) que se utilizam de ferramentas para obtenção de alimentos.

Em algum momento, pelo menos um dos membros do grupo (muito provavelmente não da geração atual) percebeu que se poderia quebrar o coquinho de algumas palmeiras utilizando pedras. Talvez tenha presenciado o rolar de uma pedra de algum paredão próximo esmagando um desses coquinhos em sua passagem. De qualquer forma, o registro foi bem assimilado e o tal indivíduo resolveu experimentar, testar com suas próprias forças, a arte de extrair os nutrientes de um coquinho.

Agora, os mais novos aprendem com os mais velhos esta técnica. Observam, e reproduzem em algum momento posterior. Nunca antes tal comportamento tinha sido observado em primatas inferiores. Já era conhecido em alguns Chimpanzés africanos que estão, evolutivamente falando, muito mais próximos de nós. Nas Américas e com pequenos primatas e sem influência humana, nunca antes.

Uma situação foi bem reportada na revista National Geographic. Reproduzindo o texto da revista: “O macaco-prego desceu da árvore, caminhou pelo chão em postura bípede até uma palmeira baixa, coletou um coquinho e levou-o correndo a uma rocha plana. Depois, ainda apoiado sobre duas pernas, ajeitou o fruto sobre a superfície dura, ergueu acima da cabeça com as duas mãos uma pedra solta e desferiu um golpe certeiro sobre o coquinho. Tudo muito coordenado. Repetiu as pancadas até rachar a casca e expor a castanha nutritiva, sua refeição. Outros indivíduos do bando esperavam a vez para quebrar os próprios frutos naquela bigorna natural enquanto filhotes observavam atentos.”

Tem que ficar, bastante, claro que nada disso é trivial. Se o fosse, todos os animais superiores teriam tal tipo de habilidade em se utilizar de instrumentos com tamanha perspicácia. Estamos falando em um salto evolutivo presenciado ao vivo e em cores. Um primata escolhe o fruto que mais lhe agrada, toma uma pedra cujo peso possa ser suficiente para esmagar o tal fruto, planeja tudo e executa enquanto outros mais jovens aprendem. Tudo isso não se trata de atividades repetitivas onde o executor não faz a menor ideia do que está fazendo. Houve uma interpretação de um fenômeno, e sim, surgiu uma ideia. “Por que não utilizar algumas pedras para quebrar aqueles deliciosos coquinhos e me fartar?” Cada passo de uma vez, a evolução dá as cartas.

Simplesmente sensacional.

Macaco-prego se prepara para golpear um pequeno fruto de palmeira, enquanto um macaco mais novo observa com atenção (fonte: National Geographic).

Cosmo-cronômetros

É incrível ver como a natureza nos fornece ferramentas para que possamos entender seu funcionamento em diversas escalas de espaço e tempo.

Em arqueologia, o carbono 14 (¹⁴C) é amplamente utilizado no processo de datação de objetos compostos por alguma fração deste elemento, tais como madeira, sedimentos orgânicos, ossos, conchas marinhas e etc. Porém, devido ao fato de sua meia-vida ser da ordem de 5.700 anos, ele não pode ser utilizado para datar com precisão objetos com mais de ~70.000 anos.

Já em astronomia, onde as escalas de tempo são infinitamente maiores do que esta, existe um processo semelhante chamado cosmo-cronologia, onde é possível estimar a idade de estrelas, da nossa Galáxia e do Universo a partir de estudos de elementos radioativos tais como o tório (²³²Th) e o urânio (²³⁸U).

O decaimento desses elementos (a conversão do átomo em uma versão mais leve e estável) ocorre gradualmente, em velocidade conhecida. A meia-vida do tório é de 14.05 bilhões de anos, enquanto a do urânio é de 4.47 bilhões de anos. Ou seja, uma vez detectado na atmosfera da estrela e tendo sua abundância determinada, pode-se comparar o quanto do material decaiu com o tamanho da amostra original e estimar a idade do objeto.

Claro que este tipo de medida não é trivial, e requer uma série de observações, procedimentos experimentais e modelagem teórica para que se tenha um valor confiável. É um esforço conjunto de áreas como matemática, física nuclear, astronomia, astrofísica e engenharia. Uma das formas de se estimar a abundância de um dado elemento químico em uma estrela é através da síntese espectral. Um espectro, em linhas BEM gerais, é formado pela dispersão da luz vinda do objeto (neste caso a estrela) por um prisma e coletada por um CCD. Cada elemento químico presente na atmosfera da estrela produz “impressões digitais” no espectro e, através delas, torna-se possível medir a abundância. O programa MOOG, por exemplo, é amplamente utilizado em astronomia para síntese espectral e determinação de abundâncias.

(Pequeno parênteses: possivelmente um dos autores do blog publicará, em breve, algo sobre espectroscopia e imageamento com fins astronômicos)

Várias análises já foram feitas com tório, mas, como seu tempo de decaimento é muito grande, as medições ficam pouco precisas. Já o urânio oferece condições melhores, e com ele foi possível medir com mais precisão a idade de uma estrela muito peculiar chamada CS31082-001: 12.6 bilhões de anos, com um erro de 3 bilhões para mais ou para menos. Esta estrela é especial pois, além de exibir tório, urânio e outros elementos raros (por exemplo alguns lantanídeos, actinídeos e metais de transição pesados) em sua composição, ela apresenta uma quantidade muito pequena de metais (tais como ferro, cobalto e níquel), o que sugere que ela foi formada nos primórdios da nossa Galáxia, e quem sabe até mesmo do Universo.

A imagem acima foi retirada deste link. Nela é possível ver uma “foto” desta estrela (identifique o objeto bem no centro da figura).

Trata-se da melhor estimativa direta já obtida da idade da Via Láctea, levando em conta que esta estrela faz parte dela. Embora a margem de erro seja grande, é interessante notar que diversas estimativas anteriores, feitas tanto com o decaimento do tório quanto por análise da expansão do Universo, levavam a números que variam de 10 a 18 bilhões de anos. Os cientistas esperam melhorar essas estimativas utilizando modelos físicos e observações mais sofisticadas num futuro não muito distante.

Para quem tiver interesse, este artigo trata das primeiras medidas da razão Th/U em na estrela que citei acima e suas implicações na determinação da idade da nossa Galáxia. É um artigo em inglês e requer conhecimentos da área para melhor compreensão. Mesmo assim, vale a pena dar uma olhada!

Nuvens de Magalhães

Pequena (à direita) e Grande (à esquerda) Nuvens de Magalhães (imagem extraída de http://media.skyandtelescope.com)

Quem mora ao sul da linha do equador pode ver no céu noturno durante quase metade do ano, sem a ajuda de qualquer lente de aumento, duas manchas cinzentas em meio as estrelas. Na verdade são duas das galáxias-satélites da Via Láctea, chamadas Nuvens de Magalhães.

Recebem o nome graças a Fernão de Magalhães, português e comandante da primeira expedição marítima que circundou o globo terrestre, no século XVI. Apesar do nome ter uma origem relativamente recente, as Nuvens possuem registro de terem sido observadas pela primeira vez há pelo menos 2900 anos. Naquela ocasião, a maior delas foi chamada de Al-Baqar Al-Abyad, ou Boi Branco, pelo persa Al Sufi. No interior do Brasil, recebem o nome de Covas de Adão e Eva.

A Grande Nuvem de Magalhães encontra-se a quase 170 mil anos-luz enquanto a Pequena está a aproximadamente 190 mil anos-luz do Sistema Solar.

A luz demora mais de 160 mil anos para percorrer essa distância.

Por serem distâncias imensas, é difícil ter noção do que representam. Mas uma analogia pode nos ajudar: se o Sol tivesse o tamanho de uma bola de gude e estivesse no centro da cidade de São Paulo, teríamos que percorrer, partindo dele, uma distância equivalente a uma volta e meia em torno da Terra para alcançarmos a Grande Nuvem.

Como as estrelas que compõem essas duas galáxias são em média mais velhas que as da Via Láctea, acredita-se que as Nuvens são também mais antigas que nossa Galáxia.

Apesar de sua fantástica distância, as Nuvens fazem parte dos poucos objetos extensos que podem ser contemplados a olho nu quando observamos o céu noturno.

Geocentrismo

Recentemente (dia 17 de abril de 2009), o site da NASA “Imagem Astronômica do Dia” (APOD, do inglês Astronomical Picture of the Day) publicou algo que me chamou a atenção. Trata-se de uma nota de aula de nada menos que 1490 d.C.

Nela, está desenhada um explicação para os eclipses solar e lunar. Só que estas explicações são baseadas no modelo Geocêntrico, aquele em que a Terra é o centro do Universo e tudo o que resta gira em torno dela, isto é, em torno de nós, humanos.

A nota de aula é atribuída a um monge chamado Wolfgang de Styria da cidade de Melk Abbey na Áustria.

A parte superior esquerda explica o eclipse lunar, enquanto que a parte superior direita explica o eclipse solar. Nos dois esquemas, a Lua está entre a Terra e o Sol. Ficando eclipsada ao passar pela sombra terrestre e eclipsando o Sol ao passar em sua frente.

Em baixo, do lado esquerdo está a disposição dos corpos celestes no sistema Ptolomaico (Geocêntrico). Já do lado direito está um esboço utilizado para calcular a data da páscoa pelo calendário juliano.

O pequeno texto na parte mais alta do lado direito explica (segundo as informações do site APOD) o movimento dos planetas no sistema de Ptolomeu.

Galileu e o Ciclo Solar

Em 2009 estamos comemorando o Ano Internacional da Astronomia. E o motivo para a escolha deste ano em particular foi devido ao uso da luneta, pela primeira vez, como ferramenta astronômica por Galileu Galilei (1564 – 1642), 400 anos atrás.

Galileu Galilei é considerado por muitos como o pai da Ciência Moderna. Dentre inúmeras atividades, Galileu fez observações e propôs explicações para o que via através de seu novo instrumento (a luneta). Galileu observou as quatro maiores luas de Júpiter (Io, Europa, Ganimedes e Calixto, que hoje chamamos de luas galileanas), percebeu fases em Vênus, como as fases lunares, etc.

Muitas de suas conclusões, baseadas no que observava, entravam em confronto com ideologias pré-estabelecidas sobre o funcionamento do cosmos. Em particular, visões religiosas foram o maior entrave às suas ideias.

Também observou manchas solares. O Sol como fonte de luz e vida era uma referência ao poder divino. Ninguém sequer ousa olhar para ele, pois fica cego em pouquíssimo tempo em uma manifestação do poder dos céus. O Sol girava em torno da Terra, mas mesmo que fosse o contrário, ele era um astro perfeito. No entanto, Galileu presenteou o mundo com outra novidade. A superfície solar apresentava manchas. Manchas que variavam em tamanho e em número.

Como algo que representava a pureza celeste pode apresentar manchas em sua superfície?

As afirmações de Galileu levaram a Santa Inquisição a condená-lo por heresia. Ele foi condenado a uma prisão domiciliar até os restos de sua vida. Em 31 de outubro de 1992, Galileu foi finalmente perdoado pela Igreja Católica Apostólica Romana.

As manchas solares, que podem surgir isoladas ou em grupo, são regiões na superfície do Sol que apresentam menor temperatura que as regiões vizinhas devido a efeitos relacionados com o campo magnético do Sol. E a quantidade destas manchas, bem como suas posições na superfície solar, variam com o tempo.

A seguir, mostramos uma sequência de imagens obtidas pelo observatório SOHO, que fica no espaço vigiando o Astro Rei. As regiões mais escuras são as mais frias. Em alguns momentos o Sol está mais ativo e em outros momentos aparenta uma certa calma. Note que todo esse fenômeno ocorre em apenas 11 anos. E nesse curto intervalo, o Sol muda bastante.

Projeto Apoio

A idéia surgiu de uma discussão no fórum da SAB (Sociedade Astronômica Brasileira). A SAB é uma sociedade científica sem fins lucrativos com sede na cidade de São Paulo, que tem como uma de suas principais finalidades congregar os astrônomos do Brasil.

O fórum em questão é um mailing list que circula entre os membros e trata de assuntos relevantes à Política Científica no Brasil e seus desdobramentos na Astronomia, bem como demais assuntos relacionados de alguma forma ao seu campo de atuação.

No ano de 2007 a UNESCO declarou 2009 como Ano Internacional da Astronomia e diversas atividades estão em curso ao redor do mundo desde então. Aqui no Brasil não é diferente, ainda mais porque teremos, em agosto, a Assembléia Geral da União Astronômica Internacional, que ocorrerá no Rio de Janeiro.

Foi instituido pela organização local do evento um Balcão de Palestras que, segundo o próprio site do evento:

“A proposta do Balcão de Palestras é facilitar o encontro entre conferencista e instituições, centros de ciências, escolas, etc. O conferencista anuncia sua oferta de palestra e as instituições interessadas entram em contato com ele para acertar detalhes de data, transporte, estadia etc. A coordenação do Ano Internacional da Astronomia apenas faz a divulgação de palestras disponíveis não tendo portanto qualquer responsabilidade sobre o acordo palestrante/instituição. As informações aqui divulgadas são de responsabilidade do conferencista.”

Sem dúvida uma excelente iniciativa. A discussão teve início quando um palestrante foi convidado a dar uma palestra em uma cidade do interior. Porém, a escola não possuia meios de custear a viagem do mesmo. Então a organização do Banco de Palestras foi questionada se não seria possível pagar despesas para palestrantes fora de sua cidade de residência. E a resposta foi não. Concluindo: A palestra não foi dada, o conhecimento não foi difundido, muitos perderam com isso por causa de meio tanque de gasolina (ou menos).

Logo em seguida outro participante perguntou se era justo deixar de levar o conhecimento à pessoas carentes simplesmente porque alguém (tanto o palestrante quanto a organização ou mesmo as agências de fomento) não estava disposto a pagar a gasolina (ou não havia previsto este tipo de gasto), levando em conta o fato de que o suporte financeiro dos bolsistas durante toda a pós-graduação, pós-doutorado e eventualmente depois em sua carreira como pesquisadores, é dado pela CAPES, CNPq e FAP’s, ou seja, vem também da população. Foi dita uma frase que gostaria de reproduzir aqui:

“Não se trata de caridade. Trata-se de devolução”

Não cabe a mim julgar as pessoas nem as instituições envolvidas. Todos possuem seu ponto de vista e têm pleno direito de falar o que pensam. Eu só queria colocar o problema claramente para tentar propor uma pequena e modesta solução:

Seria um sistema de ajuda mútua. Aqueles que eventualmente possuem condição de pagar podem ajudar àqueles que não têm condição a terem o mesmo acesso ao conhecimento. Como? As palestras poderiam ser oferecidas, por exemplo, em escolas próximas a residência dos palestrantes, ao custo de 1 real por estudante. MAS, só paga quem puder e quem quiser. Assim, não existe custo de transporte do palestrante e algum dinheiro é arrecadado. Quanto? Não sei. Imagine uma escola com as 3 séries do ensino médio, 2 classes por série, 30 alunos por classe, 10 dispostos a pagar 1 real. Em seguida, o palestrante pode utilizar o dinheiro recolhido para ajudar no seu deslocamento para localidades mais distantes.

Não é caridade, ninguém é obrigado a pagar. Mas os palestrantes deveriam ser encorajados a divulgar a ação no local onde irão realizar a palestra, e enfatizar que o dinheiro arrecadado vai ajudar mais e mais pessoas a terem o acesso à palestra. Duvido que muitos dos estudantes que tenham condição não queiram ajudar.

Sei que a palavra “pedir dinheiro” (mesmo que este não seja exatamente o caso) já deve ter dado arrepios, gerado descontentamento e até irritação em alguns. SEMPRE que dinheiro entra na situação as pessoas tendem a “burrocratizar” (sim, com rr) todo o sistema, fazendo com que o mesmo colapse antes de começar. Não é necessário nota fiscal, prestação de contas, formulários nem nada. Minha expectativa (talvez ingênua) seria a de que o sistema se baseasse na confiança de que aquele que coletar o dinheiro vai utilizá-lo como deve. Pode não ser a melhor idéia do mundo, mas é um começo.

É sim um sistema de apoio, onde uns dependem de outros para que tudo não desabe. E o papel das pessoas que hoje possuem o conhecimento (e a capacidade de disseminá-lo) é ajudar no “transporte” desse apoio.

Talvez os pesquisadores possam carregar consigo algo além do conhecimento.

Bem-vindos ao nosso blog!

Neste espaço trocaremos ideias sobre ciências em geral e tudo o que as envolver. Encorajamos os leitores a levantar dúvidas e sugestões. Aqui, as portas estão abertas à curiosidade humana…