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As Grandes Navegações do Século XX

outubro 19, 2009
Mapa com as trajetórias das naves e sondas nestes 50 anos de conquistas espaciais.

Mapa com as trajetórias das naves e sondas nestes 50 anos de conquistas espaciais.

Carl Sagan costumava tomar as grandes navegações dos séculos XV e XVI como exemplo para as empreitadas espaciais. O espírito aventureiro, a necessidade de conhecer novos mundos, ao mesmo tempo em que pouco se sabia sobre o seu próprio mundo eram temas-chave. O Espaço era um oceano, e a superfície da Terra seria uma linda praia margeando um mar convidativo, ele costumava poetizar.

Sagan participava destas missões científicas. Além de divulgador científico, ele era, antes de tudo, um cientista e trabalhava nestas que foram as grandes navegações do século XX.

A imagem acima ilustra o que já foi realizado nos últimos 50 anos de conquistas espaciais. Naves e sondas espaciais foram enviadas a praticamente todos os planetas do Sistema Solar. Algumas destas naves já cruzaram o limite entre o que ainda é sistema solar e o que já se começa a se tratar como meio interestelar.

Na figura acima, pode-se ver as trajetórias, nomes das missões e seus respectivos anos. Para uma mesma nave, há várias trajetórias indicando que ela passou em um dado local mais de uma vez (flyby). As missões que falharam também estão representadas.

Ao meu ver, trata-se de resumo visual rico em detalhes, um trabalho excelente! Como é de costume afirmar: uma imagem vale mais que mil palavras!

Mais do que isso, além do fato de estas naves nos enviarem notícias de mundos longínquos, o mais distante artefato já produzido pelo homem nos mandou uma das mais importantes fotos já produzidas pela ciência. Enquanto observava Saturno, a Voyager 1 conseguiu capturar uma imagem de nosso mundo, enquanto esse navegava pela imensidão cósmica.

Abaixo, reproduzo uma imagem da sonda Voyager 1 e um vídeo que filosofa sobre o quão importante essa fotografia nos revela, humanamente falando e em todos os sentidos que essa palavra possa abordar.

Pálido ponto azul entre os anéis de Saturno.

Um pálido ponto azul entre os anéis de um Saturno que eclipsa o Sol. Créditos: NASA/JPL/Space Science Institute

Aquele ponto azul, destacado no canto superior esquerdo da figura acima, é a Terra, nosso planeta. Um pequeno mundo girando em torno do mesmo Sol que Saturno. Sol este que estava eclipsado por Saturno para um observador na Voyager 1.

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O que o infravermelho nos diz – Herschel

outubro 6, 2009
Estrelas se formando vistas através do Telescópio Espacial Herschel.

Estrelas se formando (locais em amarelo), vistas através do Telescópio Espacial Herschel.

A figura acima foi obtida através do telescópio espacial Herschel. E pode ser acessada a partir do site da NASA.

Mas, o que significam essas cores? São cores reais?

Cientificamente, as imagens são obtidas em escala de cinza, ou seja, em preto e branco. De fato, preto representa locais onde não houve incidência de fótons no detector e branco onde houve. E o que importa é a contagem destes fótons. Esta contagem está relacionada à emissão do objeto em estudo. Maior emissão maior a intensidade medida. É bom salientar também que a intensidade medida depende da distância ao alvo em questão. Um objeto de baixa luminosidade intrínseca pode ter altas contagens de fótons se estiver bem próximo do observador, enquanto que um objeto extremamente brilhante pode apresentar baixas incidências de fótons no detector, ou até mesmo ser indetectável, se estiver bem distante. É como ter uma lâmpada de 60 watts a um metro de distância e outra de 100 watts a 100 metros de distância.

Além disso, os comprimentos de onda envolvidos são importantes nessa análise. Um objeto brilhante no visível (e que, portanto, percebemos com nossos olhos) pode ser invisível no infravermelho e vice-versa. Assim quando toma-se imagens em vários filtros (comprimentos de onda) o resultado final pode ser diferente em cada situação.

A figura acima é uma combinação de três imagens do telescópio espacial Herschel. Cada imagem foi obtida por meio de um filtro diferente. Filtro é um aparato que bloqueia toda a luz do objeto estudado, menos a luz de uma dada faixa espectral que é do interesse do pesquisador. Por exemplo, um filtro de 10 micrômetros deixará passar apenas a luz que tiver comprimento de onda em torno de 10 micrômetros. O resto fica bloqueado. Isto é útil para se estudar um determinado fenômeno em que a luz emitida é bem conhecida, e que portanto, o pesquisador não vai querer contaminações de outros fenômenos (luzes de outros comprimentos de onda).

Ainda na figura acima, a primeira das três imagens foi obtida no comprimento de onda de 250 micrômetros e é representado pela cor azul (regiões mais quentes), a segunda imagem foi de 350 micrômetros e está representada por verde (temperaturas intermediárias), já a terceira imagem é de 500 micrômetros, e está em vermelho (regiões mais frias).

Este tipo de combinação de imagens é chamada RGB (do inglês, Red Green Blue). Por isso que uma imagem em comprimentos de onda que para nós são invisíveis (nosso olho não enxerga no infravermelho) torna-se visível através deste tipo de manipulação. E as cores são, claro, artificiais. Mas não perdem sua importância na análise.

Esta faixa de comprimentos de onda (infravermelho) representa bem o material frio do meio interestelar, por isso que o que melhor visualizamos nesta imagem é o gás (que é bem mais frio que as superfícies estelares). Interessante é que notamos alguns filamentos onde estrelas jovens estão se formando. Isto é perceptível através de alguns pontos amarelados nos filamentos. Estes pontos amarelados são, na verdade, o gás e a poeira quentes em torno da estrela que está nascendo. Note que, quando falo gás e poeira quentes estes são ainda bem mais frios que as fotosferas estelares. São quentes em relação ao gás e poeria frios que não estão relacionados ao jovem astro.

Por outro lado, se fosse usado um telescópio que observa na mesma faixa espectral que nossos olhos operam (o visível), ver-se-ía apenas uma nuvem negra. O material é frio o suficiente para não emitir no visível. Também, quanto maior o comprimento de onda, mais facilmente ele atravessa o gás interestelar. Assim as estrelas jovens, que estão muito embebidas no gás, não seriam vistas através de um telescópio no visível.

Analogia da semana – conhecimento e meio interestelar

julho 1, 2009
NGC6543

Nebulosa Olho-de-gato

Minha experiência com o curso de licenciatura, limitada a duas disciplinas recém concluídas, foi excelente. Mostrou que nesse curso há espaço para reflexões sobre como acontece a construção do conhecimento, algo que me foi raro durante o bacharelado. Em uma dessas disciplinas fez-se uma importante (porém negligenciada) constatação de como evolui a ciência: por maior que seja a contribuição de cada um de seus agentes – tanto os gênios quantos os “meros mortais” – o conhecimento cinetífico se desenvolve agregando em si ideias pré-existentes, evoluindo de uma estrutura simples para outra mais complexa do que a primordial.

Veja por exemplo o conceito do éter, um meio material em que se acreditava ser essencial para a propagação da luz. Por que a luz não se propagaria no vácuo, por exemplo?  Durante muito tempo se buscou na Mecânica uma explicação para diversos fenômenos; com a interpretação da natureza ondulatória da luz não foi diferente. Todos os fenômenos ondulatórios conhecidos até então – som, ondas do mar, etc. – exigiam um meio material para sua ocorrência. Dessa forma, esperava-se que a luz, então encarada como uma onda, necessitasse também de um meio para sair de um ponto e chegar a outro. Com o surgimento do conceito de campo eletromagnético, a busca pelo éter onde a luz se propagaria deixou de ser necessária. No entanto, um meio etéreo ainda é evocado de forma recorrente na tentativa de se explicar outros fenômenos. É o que acontece atualmente com a expansão acelerada do universo, da qual se acredita que o éter (ou quintessência) seja o um responsável em potencial.

A tentativa mecanicista (pressupondo a existência de um meio material) de se explicar o comportamento ondulatório da luz representa muito bem como o conhecimento é construído a partir de ideias já concebidas, apropriadas e organizadas criativamente. Nem mesmo Einstein, em sua elegante teoria da relatividade restrita, deixou de utilizar conceitos e ideias que já haviam sido formuladas por outros cientistas – como a constância da velocidade da luz, experimentalmente comprovada por Michelson e Morley, e a contração do espaço, interpretação dada por Lorentz. É importante deixar claro que ideias inovadoras existem, embora todas elas sejam absolutamente influenciadas pelo contexto em que surgiram. Ou seja, a produção do conhecimento nunca ignora o que já foi criado, pois se apropria dos conceitos estabelecidos na cultura onde tal produção se insere. É nesse sentido que o conhecimento evolui de um estado simples para outro complexo, reciclando ideias de acordo com um dado contexto.

A evolução da ciência com base em um conhecimento já estabelecido é análogo ao processo evolutivo do espaço onde nascem e morrem as estrelas, o chamado meio interestelar.

As estrelas são as responsáveis pela reciclagem do meio interestelar: nascem de um gás composto por átomos de elementos químicos presentes naquele ambiente, transforma esses átomos em outros através de alguns processos de produção (assim como o Sol tranforma hidrogênio em hélio em seu núcleo) e antes de morrerem devolvem parte do material transformado ao meio ambiente onde nasceram (como fazem as nebulosas planetárias, objetos do tipo apresentado na figura acima). Tal transformação faz com que o meio interestelar evolua de uma composição química relativamente simples para uma mais complexa.

Ou seja, a humanidade recicla o conhecimento assim como as estrelas reciclam a composição química do meio interestelar. Curioso, não é? Pois isso é apenas uma parte do muito que ainda temos para aprender com as estrelas.