Volume 1, Edição 7
Julho 2011
astroPT magazine
Julho 2011
LITERACIA CIENTÍFICA
Porque precisamos de Literacia Científica?
Quanto mais não seja, para se ganhar $$ em concursos na televisão. Claro que este é um exemplo “popular”, mas o certo é que saiu um estudo nos EUA mostrando claramente que o nível de vida das pessoas “normais” está directamente ligado à sua educação que se Página 2
traduz no seu conhecimento de cultura geral. Por exemplo, Bill Gates (e criadores de Facebook, Tweeter, etc), não fizeram a sua fortuna com conspirações e a inventar mentiras, mas sim desenvolvendo aplicações de conhecimento científico… e para isso, tiveram que ter conheci-
mento científico, obviamente. O contrário também é verdade: as pessoas com menos instrução, com menos conhecimento, são as que passam por mais dificuldades no seu nível de vida.
nível de vida superior por parte das pessoas que bebem desse
Daí que o astroPT privilegia a educação. Porque isso levará a um
Carlos Oliveira
conhecimento P.S.: já agora, no caso em imagem, a resposta certa era Saturno. Saturno é um planeta e não planeta-anão.
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LITERACIA CIENTÍFICA
Ética, Moral e 2 Placebos A Ética Há duas formas de ver a Ética: 1- A Ética como o fazer o Bem 2- A Ética como a busca do melhor, da melhor atitude num grupo já de boas opções Ao contrário da moral, que diz “não faças isso”, que fala dos deveres, a Ética diz como se age melhor e como se vivem os valores. Quanto aos valores, que foram descobertos numa cultura e numa determinada época, os mais altos são os absolutos e universais. Sendo universais não significa que sejam praticados por todas as culturas em todas as épocas. Significam, sim, que são importantes para a cultura, que se os perdermos ocorre um recuo civilizacional. Um exemplo de valor absoluto é a dignidade
do ser humano. Ao ser absoluto não depende da cultura onde foi descoberto mas vale por si próprio. Antes de um valor absoluto ser reconhecido pela maioria ele é promovido por um punhado de pessoas, os heróis, que sofreram ao proclamar esse mesmo valor. ————— Existem 2 tipos de efeito placebo: 1- Aquele que é usado em estudos científicos sobre medicamentos. Damos o medicamento falso a uma pessoa e verifica-se a reacção. Se for positiva pode dever-se a um efeito psicológico chamado de efeito placebo. 2- Aquele em que fazemos alguém crer que tomámos o medicamento sem o tomar. Ora, o primeiro tipo já todos conhecemos mas o segundo é mais complexo. Se a minha tia
Revista bate recordes… Pois é… a nossa edição especial começou a bater recordes. Na semana de lançamento esteve na posição 170 no yudu e esta semana já está na 43ª posição. No gráfico pode ver o número total de nossos leitores das revistas nos alojamentos issuu e yudu (não estão contabilizados os downloads). Não perca mais tempo e leia a edição de Junho e a nossa edição especial (verá que não se arrependerá). José Gonçalves
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me diz para usar um produto à base de água milagrosa ficará à espera de algum resultado. De notar que os resultados destes produtos milagrosos são muito esfumaçados. Se eu disser que usei o tal produto, mesmo sem o usar, ela vai dizer “nota -se, que bom!”. É este o efeito, alguém que acredita no produto placebo verá resultados placebo. Temos sido alvo deste efeito placebo na nossa sociedade, principalmente desde 2008. Basta-me estar 3 dias sem ver televisão para ser a pessoa mais sorridente no caminho entre casa e o trabalho e vice-versa. As más notícias espalham-se mais depressa e ganham mais peso do que as outras. Porque é que as pessoas preferem ler o que correu mal com os outros em
vez de ler o que fizeram de bom? Há um certo sadismo na nossa civilização e, ao mesmo tempo um efeito placebo de 2º tipo. Resta-nos um Fado Positivo, um Boas Notícias, um Governo Sombra e um AstroPT para nos abrir os olhos para a realidade. As águas milagrosas existem mas não fazem o que dizem que elas fazem. Existem não para nos curar mas para os seus mentores irem de férias com o nosso dinheiro. O medo ajuda a aguçar as falsas crenças e o efeito placebo de 2º tipo. As águas milagrosas não fazem milagres a quem as compra mas fazem milagres a quem as vende. Dário S. Cardina Codinha
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AstroPT alojado por: Grifin http://www.grifin.pt/
Junho 2011
LITERACIA CIENTÍFICA
OVNIs em Londres de novo? Há 3 dias atrás, escrevi um post sobre os supostos OVNIs em Londres deste ano, que não passam de uma manobra de marketing de uma empresa Londrina. Claro que há sempre os crentes, que vêem “fantasmas” em todo o lado, que tendem sempre para o lado pseudo, e por isso nunca ficam satisfeitos. E o que fazem? Usam a estratégia pseudo de apelar ao “unfalsifiable”. Como se sabe, qualquer pensamento lógico, racional, científico, é falsificável. Por exemplo, se eu disser que se saltar do topo de um prédio vou cair cá em baixo, isso é uma afir-
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mação falsificável, porque pode estar correta ou não, e para isso basta fazer a experiência. Quem utiliza uma mentalidade pseudo, opta pela estratégia da nãofalsificação, que serve só um propósito: promover a confusão de modo a enganar a audiência. Por exemplo, um pseudo pode dizer que está uma fada debaixo da mesa. Essa é uma afirmação falsificável. Faz-se a experiência e não está lá (tal como não estão duendes, unicórnios, o Pai Natal, ou o Monstro de Esparguete Voador). Pronto, assunto arrumado. Mas para a mentalidade pseudo, o assunto não está arru-
mado. Porque para essa mentalidade, se a fada (ou duende, ou unicórnio, ou Pai Natal) não está debaixo da mesa, então é porque está debaixo da cama. Se virmos debaixo da cama e não estiver, então está na banheira… etc… etc… etc… ad infinitum. Ou seja, a mentalidade pseudo interpreta os resultados negativos, como sendo positivos noutro lado. Por isso é que é uma mentalidade pseudo, porque torna tudo não-falsificável. A mentalidade pseudo não aceita o resultado negativo de um evento pelo evento em si, mas imagina logo que esse resultado negativo
poderá ser positivo noutro evento independente que se lembram de inventar. Isto passa-se concretamente no tema dos OVNIs. Os crentes em conspirações, que obviamente têm uma mentalidade pseudo, nunca ficam satisfeitos com o resultado de um avistamento, e este não passar de uma causa terrestre. Os crentes, os pseudos, vão logo imaginar que se este evento era terrestre, então outro qualquer terá que ter uma explicação muito mais fantasiosa. E o outro a seguir tendo uma explicação terrestre, vão logo imaginar conspirações para o próximo… e assim sucessivamente. Não aprendem nem querem aprender, mas seguem sempre uma estratégia pseudo de nãofalsificável. A crença deles (em fadas, em OVNIs, no Pai Natal) tem que estar correta. Por isso, se o resultado dá negativo, então eles acreditam (não passa de uma
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crença) que tem que ser positivo no próximo. É sempre no próximo… Ora, o facto dos OVNIs de Londres deste ano serem fruto de campanhas de marketing, não demove os crentes obcecados por conspirações. Se os deste ano são falsos, então certamente que não se consegue explicar convenientemente os do ano passado! Sim, isto foi o que me foi dito numa mensagem que me enviaram! E mais, acusaram -me de afirmar que isto são mentiras sem primeiro tentar saber o que são! Enfim… mas será que estas pessoas lêem os meus posts, a net-investigação que faço (já que não posso ir ao terreno), e as explicações que dou? Contra as crenças cegas dos que têm uma mentalidade pseudo, pouco há a fazer… Já agora, a explicação para os OVNIs em LonPágina 5
dres do ano passado… que os pseudo obviamente não querem saber: Estes foram os vídeos que “aterrorizaram” o Reino Unido no ano passado [N.R.: clique aqui para ver os vídeos] Todos os vídeos são da mesma coisa. A moda destas luzes começou a pegar em 2007… e a partir daí foi em crescendo, tendo
mais e mais publicidade. Claro que a internet permite uma divulgação de vídeos e conspi-
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rações que antigamente não era possível. Cerca de 200 mil “luzes” deste género são “largadas” pelo céu só nos meses de Verão. Os próprios sites dos conspiradores apressaram-se a dizer que isto não tinha nada de extraterrestre, e que por isso as pessoas não deviam confundir estas coisas com mistérios (como alguns continuam a confundir!). Como podem ler em alguns desses sites, isto são as chamadas Lanternas Chinesas ou Lanternas no Céu. Leiam explicações mais detalhadas aqui, aqui, e aqui. Muita gente não está nada contente com
esta moda, porque estes balões têm incendiado várias coisas e têm morto muitos animais (que comem os arames depois dos balões caírem). Imaginem o que seria, no Porto, todos os dias ser S. João, e em vez de se ver um punhado de balões no céu numa noite, ver-se centenas de balões todas as noites. Seriam eventos fantásticos. Imaginem agora que alguns filmavam isso, punham na net… e apareciam logo os pseudos a dizer que aquilo era misterioso… e os crentes obcecados por conspirações iam atrás… Enfim… a paciência que temos que ter para ler e responder a certas mensagens Carlos Oliveira
Junho 2011
LITERACIA CIENTÍFICA
Saber O conhecimento é a crença, verdadeira justificada. Basta pararmos um pouco a observar as pessoas para ver que crenças há muitas e portanto o conhecimento não pode ser apenas sinónimo de crença. Também podemos perceber que se uma coisa é verdade mas nós não acreditamos que seja, não faz sentido dizer que temos esse conhecimento. E assim avançamos para a segunda parte. Para ser conhecimento, essa crença tem de ser verdadeira. Mas aqui temos um verdadeiro problema. Não temos uma maneira infalível para chegar à verdade. Já estamos de acordo (ou deviamos estar) de que não basta acreditarmos para que seja verdade, e aproveito para acrescentar que também não é apenas testando que garantimos a verdade. Já que isso implicaria também infalibilidade. Mas sabemos
modo o que vamos considerar que se aproxima mais ou menos da verdade (já que esta continua em si um concei-
certeza se é verdade ou não mas procura-
to absoluto). Por isso passamos para a terceira parte e a mais importante em termos práticos. A justificação.
mos o melhor possível, é o teste empirico e metódi-
Conhecimento é a crença, verdadeira e justificada, e já que com as caracteristicas anteriores não podemos contar, apesar de não as podermos descartar, temos de considerar então a justificação que uma crença tem como verdadeira, para que seja conhecimento. Na realidade, o que distingue duas afirmações quaisquer uma da outra é a justificação que elas têm. Justificar por ser crença de alguém ou por afirmar repetidamente que “é a verdade” ou “eu sei”, são justificações sem sentido. É igual a dizer que “é porque é”. Mas não é conhecimento.
co que faz (tem feito) a maior diferença. O teste empírico não garante por si a verdade absoluta mas até sermos todos deuses é o melhor que temos para justificar afirmações, já que raciocinando apenas tem sido impossivel (muitos, muitos erros) saber como as coisas são fora das nossas póprias mentes (e dentro delas também já que se fala nisso). Mesmo este bocadinho de texto que os filósofos considerariam filosofia, é conseguido com recurso a experiencia
Existe um numero infinito de afirmações que se podem fazer acerca de
empirica e metodica. Senão ainda acreditavamos que acreditar por si só significava alguma coisa. Ou que existe um modo de sermos “iluminados” e
que não temos isso porque erramos nos testes e nas interpretações várias vezes. Como a verdade não entra por nós adentro por osmose, há quem
qualquer coisa. Mas só uma pequena porção corresponderá a algo real (sim, a verdade está em grossa inferioridade numérica, seja ela o que for) . A única
alcançar “a verdade” assim de repente - …e ainda há muita gente que acredita. Infelizmente apresentam más justificações para isso.
tenha querido ver-se livre dela. Mas não é possível. Precisamos sempre de um critério para o que consideramos verdadeiro, para caracterizar a corres-
maneira que se encontrou até agora para distinguir uma afirmação de outra qualquer nesse conjunto infinito, foi dando importância à justificação. Não
pondencia entre conceitos e a realidade. Basta pensar na frase que o afirma: ”é verdade que a verdade não existe”. Leva a um beco sem saída, é
conseguimos distingui-las por serem crenças de alguém ou por serem verdade, já que a justificação é o melhor que temos dessa coisa que chamamos
de facto uma afirmação godeliana. É preciso aceitar a falta de absolutismo na aquisição da verdade mas não a descartar. Temos de ver de qualquer
verdade.
(Shakespear enganou-se, não é essa)
E já agora, dentro de uma aproximação relativa da verdade, em que não temos
“Como é que se sabe isso?”
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Conseguir afirmações que se distingam por serem eficazmente aplicadas à realidade dá muito trabalho. Mas pode -se ensinar como se faz.
Resumindo, a grande Pergunta é:
João Coutinho
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EDUCAÇÃO
Sigmas Explicados O Marco Filipe escreveu este “post” dando conta de resultados importantíssimos que estão a ser obtidos pelos físicos do Fermilab. Ele faz referência ao nível de certeza associado aos resultados experimentais, indicando que, na física de partículas, o limite para que uma descoberta seja aceite como fidedigna é um nível de certeza de pelo menos 5 sigma. Mas que história é esta dos “sigmas” ? Ao ler a notícia numa outra página deparei-me com uma explicação muito intuitiva e que pensei poderia ser pedagógica. Aqui vai o texto numa tradução livre. * Na física de partículas uma descoberta é reconhecida quan-
do apresenta um nível de certeza de pelo menos 5 sigma (escrito 5σ); * O número de sigmas mede a probabilidade de um resultado experimental ser devido a um efeito real, em vez de ser apenas um acaso. Quanto maior o número de sigmas, menor é a probabilidade de o resultado ser devido ao acaso; * Por exemplo, imaginem uma experiência em que atiram uma moeda ao ar. Num processo totalmente aleatório o natural será obter, em média, o mesmo número de caras e coroas. Isto não quer dizer que não é possível, por exemplo, obter “20 caras seguidas”. Simplesmente a probabilidade desse evento será muito baixa;
* Neste cenário, um nível de certeza de 3 sigma corresponde a dizer que a probabilidade de um resultado experimental se dever ao acaso é igual à de obter “mais de 8 caras seguidas” com o lançamento da moeda. Um nível de certeza de 5 sigma corresponde a dizer que a probabilidade de um resultado experimental se dever ao acaso é igual à probabilidade de obter “mais de 20 caras seguidas” com o lançamento da moeda. Por outras palavras, obter um resultado experimental com um nível de certeza de 5 sigma corresponde a dizer que a probabilidade de ele ser devido a uma flutuação aleatória é inferior a 0.00006% e que portanto deve ser encarado como um efeito real e a descoberta fidedigna. Luís Lopes
MIT Open Courseware
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index.htm) Alguns desses recursos já estão traduzidos para português: http:// ocw.mit.edu/courses/ translated-courses/ portuguese/ Poucos cursos requerem software específico, como oMathematica, a maioria basta o nosso simples pc e o software básico. Dos materiais de apoio, disponíveis
na página do MIT, temos vídeos, fichas de leitura, exercícios, exames e soluções, apresentações, galeria de imagens, etc. Para quem estiver a frequentar a faculdade fica aqui uma boa fonte de recursos. Ou então, em alternativa, poderá veraqui outros recursos. José Gonçalves
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O Massachusetts Institute of Technology (MIT) tem disponível na sua página recursos de várias áreas e gratuitos. Na área das ciências temos recursos os cursos de Aeronáutica e Astronáutica, Química, Física, Biologia,Ciên cias da Terra, Atmosfera e Ciências Planetárias, Matemática, Engenharia, Economia, etc. (http://ocw.mit.edu/
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EDUCAÇÃO
“Da Terra ao Sistema Solar”: uma jornada em imagens (e links…!) Tendo como partida um anterior apontamento de Carlos Oliveira, o Astropt traz-vos de novo o “From Earth To The Solar System” do programa de Astrobiologia da NASA. “Da Terra ao Sistema Solar” é uma colectânea online de mais de noventa imagens de alta resolução que o site FETTSS disponibiliza gratuitamente (sob a condição de os créditos devidos lhe serem atribuídos) para download, exposições, fins educativos, palestras, enfim, para divulgação do espírito, excitação, entusiasmo, beleza e, claro, resultados concretos de algumas das mais fantásticas descobertas levadas a cabo pela exploração espacial planetária. Focando essencialmente a origem e evolução do Sistema Solar de que a Terra faz parte, bem como a busca por vida extraterrestre (e, inclusive, terrestre!), a colecção FETTSS pretende celebrar 2011 como Ano Internacional do Sistema Solar e baseia-se no projecto premiado FETTU, From Earth to the Universe, que por seu turno celebrou 2009 como Ano Internacional da Astronomia. A colectânea FETTSS pretende, assim, atingir um sucesso semelhante ao da sua predecessora (que foi exibida um pouco por todo o mundo, nos mais variados locais), inspirando e alimentando a imaginação e fascínio da humanidade pelo Espaço com imagens Página 8
escolhidas pela sua beleza e significado científico. Juntando a Arte e a Ciência, a colecção pretende representar o estado-dearte da investigação em campos de estudo como a astrobiologia, ciências planetárias e astronomia, utilizando para isso contribuições de astrónomos amadores e profissionais, telescópios espaciais como o Hubble e de missões como as de Dawn, Messenger, Juno e do Mars Science Laboratory. Para além das espectaculares imagens que se reportam à vizinhança terrestre mais próxima, que conhecemos como Sistema Solar (“uma estrela, oito planetas, numerosas luas e miriades de cometas, asteróides e outros pequenos corpos espaciais”), a
FETTSS inclui visões únicas de locais terrestres que constituem
possíveis análogos de ambientes extraterrestres: é o caso do Rio Tinto em Espanha, as fontes hidrotermais (de alta temperatura) doYellowstone National Park, as rochas da Austrália Ocidental ou o Deserto de Atacama, no norte do Chile, entre outros locais terrestres alienlike. O estudo de ciências planetárias com recurso a análogos terrestres tem ganho bastantes adeptos internacionais; é essa a abordagem, por exemplo, do projecto português ANAPOLIS. O video que se segue, endereçado ao Astropt pelo leitor Manel Rosa Martins, é uma breve jornada de 6 minutos por entre algumas dessas inspiradoras imagens (N.R.: clica na imagem para ver o vídeo):
Ana Guerreiro Pereira
Volume 1, Edição 7
COSMOLOGIA
Constantes Fundamentais da Natureza estão a mudar
“A força eletromagnética ficou um pouco mais forte. A gravidade ficou um pouco mais fraca. E agora se conhece um pouco melhor o tamanho do menor “quantum” de energia. Os novos valores das constantes fundamentais da natureza, recomendados internacionalmente, acabam de ser divulgados pelo Instituto Nacional de Padrões e Página 9
Tecnologia (NIST), dos Estados Unidos. Mas não há motivos para pânico e nem para falsas expectativas: a sua geladeira não passará a grudar no ímã e nem você se sentirá mais leve por uma presumida “dieta da gravidade”. As constantes fundamentais da natureza, que vão de algumas bem famosas, como a velocidade da luz, até outras bem obscuras, como o deslocamento da frequência de Wien, são ajustadas a cada quatro anos, para incorporarem os avanços no conhecimento científico e nas tecnologias e precisões das medições. (…)” Leiam todo o artigo, no Inovação Tecnológica.
Carlos Oliveira
A sua revista mensal de astronáutica [clica na imagem para saber mais]
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Na verdade, elas não mudam. O nosso conhecimento sobre elas é que vai acumulando, como sempre na ciência, e por isso podemos medir essas constantes com melhor precisão. Não afecta a nossa vida diária, mas tem importância a nível de investigação científica.
Junho 2011
COSMOLOGIA
O que Torna Activo um Buraco Negro de Massa Extremamente Elevada ? Um novo estudo, que combina dados do Very Large Telescope do ESO e do observatório espacial de raios X XMM-Newton da ESA, revelou algo surpreendente. A maior parte dos buracos negros gigantes que se encontram no centro das galáxias desde os últimos 11 mil milhões de anos não se tornaram activos devido a fusões de galáxias, como se pensava até agora. No coração da maior parte, se não mesmo todas, as galáxias enormes existe um buraco negro de massa extremamente elevada, com uma massa de milhões de vezes, ou até mil milhões de vezes, a massa do Sol. Em muitas galáxias, incluindo a nossa própria Via Láctea, o buraco negro
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central não se encontra em actividade. Mas em algumas galáxias, particularmente no início da história do Universo, o monstro central alimenta-se de material que emite imensa radiação à medida que cai no buraco negro. Um dos mistérios por resolver prende-se com o facto de sabermos donde virá o material que activa um buraco negro adormecido originando violentas explosões no centro da galáxia, tornando-o assim num núcleo activo de galáxia. Até agora, os astrónomos pensavam que a maioria destes núcleos activos se “acendiam” quando se dava a fusão de duas galáxias ou quando duas galáxias passavam muito perto uma da outra e o material perturbado se tornava o combustível do buraco negro central. No entanto, novos resultados indicam que esta ideia pode estar errada no caso de muitas galáxias activas. (…) A equipa descobriu que os núcleos activos
são encontrados maioritariamente em galáxias de massa muito elevada, que contêm muita matéria escura. Este facto revelou-se surpreendente e nada consistente com as previsões feitas pela teoria – se a maior parte dos núcleos activos fossem uma consequência de fusões e colisões entre galáxias seria de esperar que fossem encontrados em galáxias com massa moderada (cerca de um bilião de vezes a massa do Sol). A equipa descobriu que a maior parte dos núcleos activos se encontra em galáxias com massas cerca de 20 vezes maiores do que o valor previsto pela teoria da fusão. “Estes novos resultados abremnos uma nova janela sobre como é que os buracos negros de massa extremamente elevada iniciam as suas “refeições”. (…) Estes resultados indicam-nos que os buracos negros são normalmente alimentados por processos gerados no interior da própria galáxia, tais como instabilidades do disco e formação estelar violenta, em oposição a colisões de galáxias.” (…) Leiam todo o artigo, na página do ESO. Carlos Oliveira
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COSMOLOGIA
Mudança de Foco na Quântica do Séc. XX Unificar pode ser conveniente pela sua simplificação. Quando se identifica um acontecimento a ciência tenta descrevê-lo por meio de um sistema de coordenadas. Assim, “a função da física é produzir uma representação da realidade” Mario Novello A partir da interpretação de Copenhaga, na primeira metade do século XX, começou a aceitar-se uma organização do mundo em nível microscópico, focando a posição e a velocidade. As propriedades dos corpos ficou para segundo plano. Passou a enfatizar-se mais a observação. Assim, a realidade quântica passou a ser descrita como uma medida resultante de uma observação e requer um observador externo. É impossível definir um observador externo. Como a abordagem de um observador externos, pelo princípio de Copenhaga, é impossível e no contexto quântico o observador deverá estar no exterior, não é possível a união entre a cosmologia e a quântica. Entretanto surgiram propostas alternativas. David Bohm apresentou uma extensão das ideias de Louis de Broglie. A aplicação das ideias de Bohm mostraram-se importantes para a união entre o universo gravitaPágina 11
cional e o mundo quântico. Esta interpretação admite as características como sendo alterações na estrutura da geometria do espaço. Desta forma , pode-se entender as estranhas propriedades das partículas quânticas como uma alteração na geometria do tecido do cosmos. Nos anos 30, o princípio da incerteza desmantelou esta concepção da realidade, mostrando que não se pode conhecer em simultâneo a posição e a velocidade de uma partícula. Se um campo tivesse, e mantivesse, um valor evanescente, conheceríamos o seu valor – zero – e também a sua taxa de mudança – zero. Contudo, de acordo com o princípio da incerteza, é impossível que ambas as propriedades estejam definidas. Ou seja, se um campo tem um valor definido, o princípio da incerteza diz-nos que a taxa de mudança é aleatória. Os campos sofrem flutuações de vácuo. O princípio central da relatividade geral de Einstein, de que o espaço e o tempo constituem uma forma geométrica que se curva gentilmente, colide com o princípio central da mecânica
quântica, o princípio da incerteza, que implica um ambiente turbulento às mais pequenas escalas. Esta nova abordagem implica um espaço-tempo quadridimensional de geometria pseudoeuclideana. Há, pelo menos, duas razões para reconciliar o antagonismo entre a relatividade geral e a mecânica quântica: Primeira: Dividir o universo em dois reinos separados parece quer artificial, quer desastrado. Para muitos, trata-se de um indício de que tem de haver uma verdade mais profunda e unificada que ultrapasse o abismo entre a relatividade geral e a mecânica quântica. Segundo: Embora a maior parte das coisas sejam grandes e pesadas ou pequenas e leves, isto não é verdade para todas as coisas. Os buracos negros são um bom exemplo. O centro de um buraco negro é simultaneamente imensamente pesado e icrivelmente pequeno. Fontes : Scientific American O Tecido do Cosmos, Brian Greene Dário S. Cardina Codinha
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COSMOLOGIA
Raios Gama e Gravidade Quântica O maior desafio da física moderna consiste na unificação da teoria da relatividade geral com a mecânica quântica. A relatividade geral descreve a gravidade não como uma força convencional mas antes através da forma como corpos com massa afectam a geometria do espaço-tempo – gravidade é geometria. Esta teoria assume que o espaço-tempo é contínuo e sem estrutura, independentemente da escala em que é observado. Quando tentamos incorporar as ideias da mecânica quântica na relatividade geral, esta ideia de espaçotempo contínuo e sem estrutura é problemática. A mecânica quântica diz-nos que o vácuo está repleto de actividade com pares partícula-antipartícula vir-
Integral, o observatório de raios gama da ESA. Crédito: ESA
tuais que aparecem e desaparecem rapidamente mas não sem antes influenciarem o comportamento das partículas observáveis. Isto não é ficção científica, foi demonstrado vezes sem conta em laboratório, por vezes de for-
(Formação de um feixe energético de radiação ao longo dos pólos de um buraco negro criado no colapso gravitacional de uma estrela. A explosão de raios gama resulta da colisão deste feixe com as camadas externas da estrela, aquecendo o plasma a temperaturas elevadíssimas e provocando a emissão copiosa de radiação gama. Crédito: NASA/Dana Berry.
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ma espectacular como no caso do efeito de Casimir. É assim natural constatar que algumas das teorias actuais que tentam unificar a relatividade geral e a mecânica quântica, por exemplo, variantes da teoria das cordas (string theory) e da teoria de gravitação quântica em laços (loop quantum gravity), genericamente designadas de teorias de gravitação quântica, prevêem também que o espaço-tempo deve ter alguma granularidade a uma escala designada de “comprimento de Planck”, cerca de 10-35 metros. Trata-se de um valor extremamente pequeno, muito menor, por exemplo, do que o raio do protão, o qual foi estimado experimentalmente em cerca de 1 fentometro (1015 metros). O ponto interessante nestas considerações é que estas teorias não se limitam a prever
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COSMOLOGIA
Raios Gama e Gravidade Quântica (cont.) esta granularidade do espaçotempo, ela tem consequências passíveis de serem verificadas por observações astronómicas. De facto, algumas das teorias referidas prevêem que as ondas electromagnéticas com energia mais elevada e comprimento de onda mais curto interagem com esta estrutura granular do espaço -tempo, resultando numa ligeira alteração da sua polarização (a direcção preferencial de vibração das ondas). Este efeito seria muito menor para fotões menos energéticos. O efeito é acumulativo pelo que, para tentarmos detectar este efeito, o ideal seria observarmos fotões de elevada energia emitidos de uma fonte distante por forma a aumentar a contribuição do vácuo nas variações na polarização durante o percurso dos fotões até à Terra. Recentemente, uma equipa de cientistas liderada por Philippe Laurent do Commissariat à l’Énergie Atomique em Saclay, analisou observações da explosão de raios gama GRB041219A, detectada em 19 de Dezembro de 2004, realizadas pelo observatório Integral da ESA. Esta foi uma das explosões de raios gama mais energéticas jamais detectadas (entre as 1% mais energéticas). O evento teve origem no colapso gravitacional de uma estrela, resultando na formação de um buraco negro, numa galáxia a pelo menos 300 milhões de anosluz (o que é óptimo pois existe Página 13
A explosão de raios gama GRB041219A numa das bandas de energia observadas pelo observatório Swift, da NASA. Crédito: Missão Swift.
muito vácuo entre nós e a origem dos raios gama). A equipa tentou detectar diferenças na polarização entre os raios gama de energias mais elevadas e os de energias mais baixas, mas sem sucesso. Os resultados são tão precisos que os cientistas puderam estimar que, a existir alguma granularidade no espaço-tempo, esta terá de manifestar-se a escalas bem menores que o comprimento de Planck, na ordem dos 1048 metros. A confirmar-se esta análise, esta observação servirá para eliminar várias variantes das teorias de gravidade quântica actualmente propostas. Trata-se também de um ponto interessante no desenvolvimento destas teorias uma vez que, pela primeira vez, elas começam a realizar previsões passíveis de verificação experimental.
Estas observações confirmam, e refinam consideravelmente, resultados preliminares obtidos pelo observatório de raios gama Fermi, da NASA, que não detectou variações na velocidade dos fotões gama de diferentes energias. As teorias prevêem também que os fotões de mais alta energia são ligeiramente mais lentos que os demais devido à sua interacção com a estrutura granular do espaço-tempo. É verdadeiramente notável que observações de fenómenos a distâncias cosmológicas possam dar -nos informação sobre a estrutura do Universo em escalas inimaginavelmente pequenas. Podem ver a notícia original aqui. Luís Lopes
Junho 2011
COSMOLOGIA
Cientistas encontram maior quantidade de água do Universo A grande quantidade de água se encontra na forma de vapor, em volta de um quasar chamado APM 08279+5255. Um quasar é o núcleo de uma galáxia, confinado num espaço pequeno, em relação à sua massa, que abriga um buraco negro. Nesse quasar específico, há um buraco negro com 20 bilhões de vezes a massa do Sol, que produz uma quantidade de energia equivalente a um quadrilhão de vezes à da nossa estrela. (…)” Leiam toda a notícia, em portu“Astrônomos descobriram a
anos-luz da Terra. A quantidade
guês, aqui, e em
maior quantidade de água já
de água equivale a 140 trilhões
inglês, aqui, aqui, aqui, aqui,
registrada no Universo a uma dis-
de vezes todo o volume de água
e aqui.
tância de mais de 12 bilhões de
nos oceanos de nosso planeta.
Carlos Oliveira
Uma história de dois hemisférios A busca para encontrar o céu nocturno mais escuro da Terra levou a esta estranha foto, da APOD de hoje. Esta é uma composição de fotos realizadas no hemisfério norte, na ilha de La Palma, nas Canárias (em cima) e do hemisfério sul no Deserto de Atacama (em baixo), com os dois hemisférios da Via Láctea. A escolha dos locais foi feita em função da escuridão existentes na zona do Observatório Roque de los Muchachos, em La Palma e pelo Observatório Paranal, no Chile. Conceição Monteiro Página 14
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ASTROFOTOGRAFIA
Objecto de Hoag Objecto de Hoag é uma estranha, rara, e temporária galáxia em anel, que se encontra a 600 milhões anosluz de distância da Terra. Esta foto foi tirada em Julho de 2001 pelo Telescópio Espacial Hubble. Leiam detalhes sobre esta galáxia, aqui, aqui, aqui, aqui, aqui, e aqui.
Carlos Oliveira
Eclipse da Lua na Via Láctea
Lembram-se do eclipse lunar em Junho passado que até nos deitou o blog temporariamente abaixo? Vejam aqui. O Babak Tafreshi, no Irão, fez esta fabulosa imagem, com o eclipse lunar colocado próximo do centro da Via Láctea. Carlos Oliveira Página 15
Junho 2011
ASTRONÁUTICA
SJ-11 Shi Jian 11-02 em órbita A China levou a cabo o lançamento de um novo satélite experimental, assim designado pela comunicação social oficial chinesa. O lançamento so SJ-11 Shi Jian 11-02 teve lugar às 0742:03,570UTC do dia 29 de Julho de 2011 e foi levado a cabo por um foguetão CZ-2C Chang Zheng-2C (Y24) a partir do Complexo de Lançamento SLS-2 do Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan. Observadores internacionais apontam que este satélite possa fazer parte de uma constelação de satélites de aviso antecipado do lançamento de mísseis balísticos intercontinentais. O anterior satélite desta série, SJ-11 Shi Jian 11-03, havia sido colocado em órbita no princípio do mês de Julho. O próximo lançamento da China deverá ter lugar na primeira quinzena de Agosto com o lançamento da satélite oceanográfico HY-2A HaiYang2A. Rui Barbosa
China lança novo Compass A China levou a cabo o lançamento de um novo satélite para a sua rede de navegação. O BeiDou-2 ‘Compass IGSO-4′ foi lançado às 2144:28UTC do dia 27 de Julho de 2011 por um foguetão CZ-3A Chang Zheng-3A desde o Centro de Lançamento de Satélites de Xi Chang, província de Sichuan. O lançamento foi adiado por alguns minutos devido á forte chuva e trovoada na zona. Página 16
Este é o quarto satélite que será colocado numa órbita geossíncrona inclinada permitindo assim uma melhor cobertura. O próximo lançamento da China deverá ter lugar a 29 de Julho desde o Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan com um foguetão CZ-2C Chang Zheng-2C que colocará em órbita o satélite SJ-11 Shi Jian 11-02. Rui Barbosa
Volume 1, Edição 7
ASTRONÁUTICA
Desafio 39 Supondo que uma equipa de astronautas se encontra em Marte, dentro de uma cúpula, e tem uma avaria no sistema de fornecimento de ar, quanto tempo levará para que estes esgotem o oxigénio? Para resolver este problema, primeiro temos de saber qual o volume de ar que existe dentro da cúpula. Aqui é onde muitos desistem pois não conhecemos as dimensões desta cúpula. E, porquê não sermos nós a dar essas dimensões (tentando não exagerar muito)?. Vou supor que a cúpula tem 5 m de raio, penso que com esta dimensão os nossos astronautas terão espaço suficiente para eles e seu equipamento (se assim não for, é só refazer os cálculos para uma cúpula com raio maior). Ah, outro pormenor: quantos astronautas? Bem, numa viagem ao planeta vermelho não deverão ser mais do que aqueles que vão à ISS. Contudo, vamos supor que são uns cinco astronautas. Vamos então calcular o volume de ar dentro da cúpula. Da matemática sabemos que o volume da esfera calcula-se utilizando a seguinte experssão matemática: Vesfera = 4/3 π R3 [1] Para a nossa cúpula, como é metade da esfera, será metade de [1]: Vcúpula = 1/2(4/3 π R3) <=> Vcúpula = 2/3 π R3 [2] Substituindo e realizando os cálculos, temos que o volume da cúpula terá o valor aproximado Página 17
de 262 m3. Como cada metro cúbico representa a capacidade de 1000 litros, então teremos 262 000 litros de ar fresco. O conteúdo de oxigénio do ar é de cerca de 21 por cento, e em cerca de 17,5 por cento deverá ser suficiente para sair da cúpula para a nave de evacuação (obviamente devem ter uma nave de emergência). Para passar de ar fresco e respirável para absolutamente sufocante, façamos a diferença entre ter 21 por cento dos 262 000 litros e 17,5 por cento dos 262 000 litros. Isso nos dá 9170 litros de oxigénio de passagem. O próximo passo será determinar quanto oxigénio é que um ser humano consome. Foi difícil encontrar uma fonte confiável, mas neste artigo sobre a instalação em 2006, de um novo sistema de criação de oxigénio na Estação Espacial Internacional, fornece uma pista: “Durante as operações normais, fornecerá 5 kg por dia; o suficiente para suportar seis membros da tripulação.” Vamos considerar que os astronautas, por excesso, e pela situação de stress, precisem de cerca de 900 g de oxigénio por dia, ou 0,9 Kg. Mas quantos litros é? O oxigénio tem uma massa molar de 16 gramas/mol, assim o gás oxigénio, que é formado por moléculas de O2, tem uma massa
de 32 gramas por mole. Uma mole de gás à pressão normal e temperatura ocupa 22,4 litros. Ou seja: 0,9 Kg x (1000 g / 1 Kg) x (1 mol O2 / 32 g O2) x (22,4 L / 1 O2 mole) Isso dá um consumo de oxigénio de 630 litros diários por pessoa. Vamos usar uma taxa mais razoável: (630 L / dia) x (1 dia / 24 horas) x (1 hora / 60 mins) Agora, temos a taxa de consumo de oxigénio utilizável de 0,4375 litros por minuto. Estamos quase lá. A seguir preenchemos a cúpula com os astronautas. Os 5 ocupantes consomem 2,1875 litros por minuto. Assim, para o cálculo final: 9179 L x (1 minuto / 2,1875 L) O que levará cerca de 4196 minutos, ou 69 horas e 56 minutos para a cúpula tornar-se insuportavelmente sufocante . Ou seja os astronautas deverão em menos de três dias restaurar o oxigénio ou sair na nave de emergência. José Gonçalves
Junho 2011
ASTRONÁUTICA
Atlantis regressa a casa – o fim de uma era O vaivém espacial OV-104 Atlantis aterrou em segurança na Pista 15 do Centro Espacial Kennedy às 0957:00UTC do dia 21 de Julho
de 2011, marcando assim o final da missão STS-135 e o final de uma época na Era Espacial.
ro tocou na pista às 0957:20UTC (12 dias 18 horas 28 minutos 16 segundos). O Atlantis imobilizouse na pista às 0957:54UTC (12 dias 18 horas 28 minutos 50
segundos).
Chega assim ao fim a era dos vaivéns espaciais iniciada nos anos 70 com os testes aerodinâmicos A missão STS-135 foi uma missão do vaivém Enterprise. O primeiro logística à estação espacial intervoo espacial de um vaivém teve nacional e teve como principal lugar a 12 de Abril de 1981 com a objectivo abasrecer a ISS de equimissão STS-1 do vaivém espacial pamento e mantimentos necesColumbia. Seguiu-se o vaivém sários para um ano de operações. espacial Challenger a 4 de Abril A bordo do Atlantis seguiam os de 1983, o Discovery a 30 de astronautas Christopher FergusAgosto de 1984, o Atlantis a 3 de son, Douglas Hurley, Sandra Mag- Outubro de 1985 e o Endeavour nus e Rex Walheim. a 7 de Maio de 1992. O trem de aterragem principal tocou na pista de aterragem às 0957:00UTC (12 dias 18 horas 27 minutos 56 segundos), enquanto que o trem de aterragem dianteiPágina 18
Mais do que uma nave espacial, o vaivém espacial inspirou milhares e milhares de jovens e adultos a seguir uma carreira na área espacial, ajudando a projectar a
imaginação da humanidade. Tendo por objectivo fazer diminuir os custos do acesso por kg ao espaço, o vaivém espacial dificilmente atingiria este objectivo mas as missões que levou a cabo ajudaram no desenvolvimento espacial e melhoraram o nosso dia à dia na Terra. É assim com uma amargura e com um sentimento de tristeza que vejo o fim destes veículos. Muito novo para ver o Programa Apollo ou para me recordar do Skylab, cresci com o vaivém espacial partilhando as alegrias de cada missão e embarcando em cada viagem, ao mesmo tempo que sofri a dor da perda do Challenger e do Columbia. Com a incerteza sobre o futuro espacial dos Estados Unidos, a Aventura Espacial irá continuar nas asas das Soyuz TMA e das Shenzhou. Dificilmente num futuro próximo veremos um veículo semelhante ao vaivém espacial que deixa a sua marca na história e no imaginário de todos nós. Imagem: NASATV Rui Barbosa
Volume 1, Edição 7
ASTRONÁUTICA
Despedida do Atlantis O rádiotelescópio Parkes de 64 metros é conhecido pela sua contribuição para os voos espaciais tripulados. Forneceu as famosas imagens da Lua aquando da alunagem da Apollo 11. Na APOD de hoje, vê-se em primeiro plano o enorme e orientável prato do rádiotelescópio. O céu estrelado de New South Wales, na Austrália inclui as conhecidas constelações do hemisfério sul, Vela, Popa e Hidra juntamente com uma cena que nunca mais será vista.
do vaivém Atlantis. O Atlantis aterrou às 10h57m (hora de Portugal) no Centro espacial Kennedy da NASA. Abaixo podem ver o vídeo da noticia da RTP. [N.R.: clica na imagem para ver o
Ainda brilhando sob a luz do Sol e riscando da direita para a esquerda logo abaixo da cabine de foco do rádiotelescópio, o vaivém espacial Atlantis tinha acabado de desacoplar da Estação Espacial Internacional (ISS) pela última vez.
vídeo]
No quanto inferior direito vê-se a ISS, cerca de dois minutos atrás
Conceição Monteiro
Página 19
O fim do vaivém Nunca mais voltaremos a ver aquele que foi o primeiro veículo aeroespacial (capaz de voar e de andar no espaço). Mas muita coisa ficará na memória deste tempo que acaba agora, desta nave que marcou uma época, deste pássaro pré-histórico. Os livros do futuro continuarão a falar dele. Mas deixa saudades, pois nunca mais veremos um pássaro como este. José Matos
Junho 2011
SISTEMA SOLAR
Cassini: cinco luas numa única imagem
A sonda Cassini registou anteontem um raro momento na órbita de Saturno. Cinco luas e uma porção mais externa dos anéis alinharam-se na frente das suas câmaras e porporcionaram a oportunidade para a captação de um dos mais belos retratos de toda a missão. A sonda dirige -se agora para um encontro pró-
ximo com Reia (a maior lua da imagem) amanhã, a cerca de 5.800 km da sua superfície. Cinco luas saturnianas e os anéis F e A numa composição em cores naturais construída com três imagens obtidas pela sonda Cassini a 29 de Julho de 2011, através de filtros para as cores vermelho
(650 nm), verde (568 nm) e azul (451 nm). São visíveis da esquerda para a direita as luas Jano, Pandora (parcialmente escondida pelo anel F), Encélado, Mimas e Reia. Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute/composição a cores de Sérgio Paulino.
Auroras em Ganimedes Temos colocado aqui vários posts com a beleza das auroras nos céus terrestres. Ganimedes é uma lua de Júpiter. É a única lua, que se saiba, que tem um campo magnético. Júpiter é enorme, com um extenso campo magnético. Página 20
Constantemente está a enviar partículas electricamente carregadas para Ganimedes. Ganimedes tem assim constantes, espectaculares, e belíssimas auroras. A imagem de baixo foi criada com mais de 100 fotografias tira-
das pelas sondas Voyager e Galileo. Carlos Oliveira
Volume 1, Edição 7
TERRA
O umbigo é um mundo de bactérias novas para a ciência “Quantas espécies de bactérias tem o seu umbigo? No caso do escritor e divulgador de ciência Carl Zimmer são 53, mas varia consoante a pessoa. O projecto Biodiversidade do Umbigo já descobriu ao todo 1400 variedades, das 95 amostras que já foram analisadas. Em 662 casos, os investigadores nem sequer conseguiram classificá-las dentro de uma família, o que é uma indicação muito forte de que estas bactérias são completamente novas para a ciência.” Leiam todo o artigo, no Público. Leiam em inglês, aqui, aqui, aqui, aqui, aqui, aqui, e aqui. Somos um “saco de bactérias” e há bactérias novas a constantemente serem descobertas em nós próprios… Carlos Oliveira
Duas Frentes em Climatologia Em ciência é frequente haver 2 ou mais lados da mesma realidade. Contudo este caso tem dado que falar desde 2005. Existem os cientistas que fazem previsões científicas que culminam num aquecimento global e há outros que acham que não será tão desastroso. Outros há, ainda, que acham que será bem pior. Judith Curry é directora da Escola de Ciências da Terra e da Atmosfera, do Georgia Institute of Technology. Esta cientista critica duramente o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Para a maior parte dos cientistas, os relatórios do IPCC, divulgados a cada 5 anos, são consensuais. Contudo, Curry acusa o painel de corrupção. Desde a segunda metade de 2009 detonou o escândalo “climagate”, que conferiu a Curry o apelido de traidora por ter divulgado tais acusações via mail e em diversos sites e blogs. Tudo começou com um artigo de 2005 na revista Science. Este trabalho científico concluía um aumento violento dos ciclones tropicais e do aquecimento global. Obviamente que foi bastante atacado em blogs de céticos. De início Curry entrou, no blog de Roger Pielke, Jr., professor na Universidade do Colorado, que critica o estabelecimento das ciências climáticas. Judith Curry continua convicta de que o planeta está a aquecer e que os gases de efeito estufa, principalmente o dióxido de carbono, é o principal componente. Felizmente não acredita que os relatórios do IPCC sejam fraude ou que haja uma conspiração internacional. Foram levadas a cabo investigações sobre conflitos de interesse entre o IPCC e Universidades independentes. No fim, não foram encontradas provas de ciência fraudulenta. Mesmo o Conselho InterAcadePágina 21
mias (IAC) não encontrou qualquer evidência de fraude. O público pretende saber se o clima está a mudar e quais os efeitos. No entanto as respostas dos cientistas são baseadas em intervalos de confiança e probabilidades, o que parece política para os leigos. Tudo o que tenha “incerteza” carrega um teor político e de engano. A incerteza está presente nos dados referentes ao passado e aos do futuro. A crítica de Curry é que essas incertezas não foram bem aplicadas aos cálculos e que falta, nas equações, o efeito do CO 2. Stephen H. Schneider, da Standford University, frisou que “a falta de precisão é admitida pelo IPCC” e que “as acusações de Curry são enganosas”. Referiu ainda que “vimos muitos argumentos falaciosos de Judy ultimamente” e que “é chocante ver uma cientista tão boa mudar de tal modo rumo a um pensamento desleixado”. A ignorância é o não saber, enquanto que a incerteza é o quantificar o desconhecido. O estatístico Chris E. Forestrefere que “se não podemos falar de linguagem da teoria da probabilidade e distribuição de probabilidades, então temos de recorrer a conceitos como probabilidades”. O Quarto Relatório de Avaliação do IPCC, de 2007, destaca um aumento do nível do mar entre 0,18 e 0,59 m até ao final deste século. Já aqui escrevemos algumas vezes sobre este tema. Dário S. Cardina Codinha
Junho 2011
TERRA
Nuvens iridescentes no Estoril
Iridescência em cirrocúmulos ontem perto da praia do Tamariz, no Estoril. Crédito: Sérgio Paulino.
Nem sempre as nuvens são aborrecidas num dia de Verão. Ontem, nos céus do Estoril passearam-se algumas nuvens iridescentes com belíssimos padrões coloridos. Felizmente tinha a minha máquina fotográfica à mão, pelo que aproveitei
para fotografar o fenómeno e partilhar uma das imagens convosco. A iridescência ou irisação é um efeito óptico relativamente raro, geralmente observado em altocúmulos, cirrocúmulos e nuvens lenticulares, situados
nas proximidades do Sol. A sua manifestação resulta da difracção da luz solar em matrizes finas de gotículas de água de tamanho quase uniforme (normalmente inferior a 20 µm). Sérgio Paulino
Homem atingido por relâmpago pela sexta vez Melvin Roberts vive na Carolina do Sul, EUA, e é o detentor de um insólito Recorde do Guiness. Costuma-se dizer que um raio não cai no mesmo sítio 2 vezes (a probabilidade disso acontecer é 1 em 9 milhões!) … mas sobre este americano já caiu 6 vezes! Sim, este homem já levou 6 vezes com relâmpagos em Página 22
cima, incluindo na cabeça e nas pernas. Coincidência ou não… das outras 5 vezes ele separou-se da esposa da altura (seria culpa delas?). Não se sabe se ele se vai separar agora da 6ª mulher… Carlos Oliveira
Volume 1, Edição 7
TERRA
Enorme Tempestade em Phoenix Phoenix já teve no passado tempestades similares, mas esta atingiu proporções aterradoras. Uma enorme tempestade de areia cobriu ontem a cidade de Phoenix, no Arizona, EUA. A nuvem gigante tinha cerca de 95 quilómetros de largura. Obviamente, o aeroporto fechou, e milhares de casas ficaram sem eletricidade durante várias
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horas. Leiam aqui, aqui, aqui, e aqui.
Carlos Oliveira
Junho 2011
EXOPLANETAS
Entrevista com Heather Knutson
Heather Knutson nasceu na Califórnia mas passou grande parte da infância numa base militar no atol de Kwajalein, nas Ilhas Marshall, no Oceano Pacífico. Durante a juventude regressou ao continente onde prosseguiu os seus estudos culminando com uma licenciatura em Física, com distinção, pela Universidade de Johns Hopkins em Baltimore, Maryland. Para o seu doutoramento, Knutson dedicou-se ao estudo e caracterização das atmosferas dos exoplanetas e teve como supervisor o professor David Charbonneau, da Universidade de Harvard. Depois de obter o grau, em Janeiro de 2009, e de uma experiência breve como “post-doc”, Knutson aceitou o lugar de Miller Fellow no Departamento de Astronomia da Universidade da Califórnia em Berkeley, cargo que ocupa na actualidade. Apesar da sua juventude Heather Knutson é já uma das figuPágina 24
ras de topo na área dos exoplanetas. Heather aceitou amavelmente dar uma entrevista ao AstroPT que passamos a transcrever.
[AstroPT] - You spent part of your childhood in the island of Kwajalein, a coral atoll in the middle of the Pacific ocean. Did you become interested in astronomy there ? How does a child experience the night sky in such a remote, idyllic place ? [H. Knutson] - It was completely, utterly dark at night, so of course the sky was amazing. I did a little bit of stargazing when I was growing up, but I remember the one time I mentioned the idea of becoming an astronomer to my parents (I was probably 7 or 8 at the time), they managed to convince me that no one ever actually made a living doing astronomy. Since the island I lived on was a U.S. army base dedicated to the
missile defense program, I had lots of very practical role models (mainly engineers and physicists), so it was probably a foregone conclusion when I decided to major in physics in college. Halfway through college I decided to do a summer internship at the Space Telescope Science Institute (home of the famous Hubble Space Telescope!), and it was that internship that finally convinced me to pursue a career in astronomy. [AstroPT] - What is your scientific background ? What are your main research interests and what projects are you involved in ? [H. Knutson] - I received my undergraduate degree in physics from Johns Hopkins University in 2004, and my Ph.D. in astronomy from Harvard University in 2009. I did my thesis work with Prof. David Charbonneau, on “Portraits of Distant Worlds: Characterizing the Properties of Extrasolar Planets”.
Volume 1, Edição 7
EXOPLANETAS
Entrevista com Heather Knutson (cont.) As you can probably tell from my thesis, my primary interest is in studying the properties of planets orbiting stars other than the sun, which we call extrasolar planets. Some big-picture questions include: How common are planets around other stars? What kinds of planets do we find? Gas giants like Jupiter? Smaller, rockier planets like Earth? Do these planets have atmospheres, and if so, what are they made of?
in front of and then behind its host star. The nice thing about this technique is that it allows us to study planets that are too far and too faint to image directly (i.e., take a picture where you see the planet separate from its host star, and not as a single blurry point of light).
mining the inclination of the planetary orbit and with it the planetary radius and ultimately its density and bulk composi-
Vista aérea do atol de Kwajalein onde Heather Knutson passou [AstroPT] parte da infância. Crédito: Kwajalein Range Services. You have done extensition, what other kind of inforve research on transiting exoRight now my focus is primarily mation can we gather on these planets, namely Hot Jupiters. on the last planets by observing two questheir transits ? tions (there [H. Knutson] - By are other measuring the groups who decrease in light as are doing the planet passes in wonderful front of its host star, work on the we can measure the first two planet’s radius and the duration of the areas). I eclipse tells us the study the path it takes across properties of the face of the star, exoplanets which corresponds to using obserits orbital inclination. vations of However, if the platransiting net in question has systems, an atmosphere, that where the A observação dos trânsitos, dos eclipses secundários e das fases dos exoplanetas permite atmosphere will be planet perio- extrair informação importante sobre as suas características físicas. Crédito: Sara Seager opaque at some dically passes Besides the possibility of deterwavelength and transparent at
What is the weather like on these worlds?
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Junho 2011
SISTEMA SOLAR
Entrevista com Heather Knutson (cont.) others, resulting in deeper or shallower transits. By measuring the wavelength -dependence of the transit depth, we can learn something about the absorption spectrum (and hence the composition) of the planet’s atmosphere. If we wait approximately half an orbit we can also search for a second, smaller decrease in light when the planet passes behind the star. If we measure the depth of this eclipse at infrared wavelengths, we can determine the temperature of
the planet. Of course, this is only a sampling of the kinds of
things that we learn from these systems! They really are an
Um corte vertical da atmosfera de Júpiter. O zero na escala da altitude é, por convenção, medido a partir da camada com pressão atmosférica de 1 bar. As nuvens ocorrem na troposfera, até cerca de 21 quilómetros de altitude. Há várias camadas de nuvens, a altitudes diferentes, devido aos pontos de condensação característicos das diferentes moléculas que as compõem. Note-se como na troposfera a temperatura desce à medida que subimos em altitude. Acima dos 21 quilómetros existem apenas espécies químicas que não foram condensadas nas nuvens subjacentes. No caso de Júpiter, existe metano que (entre outros) absorve fortemente a radiação solar fazendo com que a temperatura aumente com a altitude formando uma estratosfera. A Terra também tem uma estratosfera a partir de uma altitude de aproximadamente 10 quilómetros. A espécie química responsável pela absorção da radiação solar nesta camada é, neste caso, o ozono. Crédito: Encyclopaedia Britannica Inc. Página 26
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SISTEMA SOLAR
Entrevista com Heather Knutson (cont.) incredibly rich source of information about the worlds outside of our own solar system.
Durante um trânsito, parte da luz da estrela atravessa a atmosfera do exoplaneta. Os átomos ou moléculas na atmosfera absorvem a luz em comprimentos de onda específicos dando origem a linhas espectrais subtis que podem ser detectadas, com alguma dificuldade, em observatórios na Terra ou no espaço. Crédito: D. Sing.
[AstroPT] Take planet Jupiter and move it to a tight orbit around the Sun, with a period of, say, 4 days. Assuming our current knowledge of Hot Jupiters, what would Jupiter look like ? What kind of clouds and atmospheric circulation would we see ? [H. Knutson] - First of all, Jupiter’s clouds would evaporate– instead of water and methane ices, we would see a boiling cloud of extremely hot gases. If there are clouds on Hot Jupiters, they’re made from metal or silicate particles; we don’t normally see these kinds of clouds in planetary atmospheres, but we do see them in cool stars with the same temperatures. The next thing that would happen is that tidal forces would slow the rotation period of the planet down to match its orbital period. Ultimately the planet would become tidally locked, meaning that it always shows the same face to its host star. As the planet’s rotation slows down, the familiar alterPágina 27
nating bands of winds we see on Jupiter would merge and grow wider, until only a few were left. One of the very first questions we asked about these tidally locked planets is what happens on the permanentlydark night side– are there winds that carry heat around from the day side and equalize the temperatures, or do you have a boiling hot day side and a freezing cold night side? [AstroPT] - One interesting development in the study of Hot Jupiters is the finding that some have stratospheres whereas others do not. What causes the stratospheres to form ? How do you use transit observations to determine whether the planet has one or not ? How does having a stratosphere affect the structure and circulation of the atmosphere in a Hot Jupiter? [H. Knutson] - When we look at the emission spectra of Hot Jupiters (which we can measure using secondary eclipse obser-
vations, when the planet passes behind the star), we see some planets have water and other molecular bands in absorption, while in other planets they appear in emission. By default, we expect that temperature decreases with height in planetary atmospheres, so we would normally expect to see absorption features, which are created by a cool, optically thin layer of gas overlying a hotter, optically thick layer deeper down. To get emission features, you have to reverse that pattern, and create a hot, optically thin layer of gas high up in the atmosphere, with a cooler, optically thick layer farther down. The easiest way to do that is to add an extra absorber high up in the planet’s atmosphere, something that’s very good at capturing the energy from the incident starlight, producing extra heating in this layer. In the case of Hot Jupiters, we still don’t know what the extra absorber is–
Junho 2011
SISTEMA SOLAR
Entrevista com Heather Knutson (cont.) although there are several theories, none of them seems to work very well. There are some hints, though, that the extra absorber is most commonly found in planets that receive relatively little UV flux from their host stars (which destroys many molecules), and that having a carbon-to-oxygen ratio that’s too high (i.e., too much carbon or too little oxygen) can also inhibit the formation of these layers. I’d say the jury is still out on this one, though.
planets, because the signal is so small that we must typically achieve a signal-to-noise of a part in 10,000 or better in order to detect it. In general, we see absorption from the very highest altitudes using this technique, but it can be challenging to determine precisely where in the atmosphere the absorption originates, or what the local
[H. Knutson] - Many of these planets are not only smaller, but also cooler than the typical Hot Jupiters we’ve studied to date. Some also have eccentric (i.e., ellipsoidal) orbits, which means that their atmospheres are not maintained at a constant temperature, but are alternately heated and then cooled as the planet moves through its orbit. They also have higher densities, which implies that unlike Hot Jupiters, they probably have a large rocky or icy core, with a hydrogen/helium envelope on top. These planets likely have [AstroPT] - By clouds and more observing a system methane in their atmosduring the transit, pheres than Hot Jupiyou can use the ters, but past history fraction of the light has taught us that our of the star that paspredictions for extrasoses through the plalar planets are often netary atmosphere incorrect, so I don’t to gain insight into want to speculate too its composition and much! temperature as a Uma fotografia do trânsito de Vénus de 2004, obtida no function of height. Dutch Open Telescope (DOT), em La Palma, Canárias. Esta [AstroPT] - What is the How do you do this poderia ser também uma fotografia do 55 Cancri-e obtida importance of the a partir de uma sonda inter-estelar imaginária. Crédito: and how difficult recent discovery of the are these observa- DOT Group. transits of 55 Cancri-e ? tions ? When you The available observaobserve a spectral-line from a conditions are in that region. tions give two inconsistent given molecule, how do you views of the planet, the MOST [AstroPT] - Several transiting know what level of the atmosdata pointing to a very dense Hot Neptunes have also been phere it corresponds to ? Super-Earth and the Spitzer found. How do these planets [H. Knutson] - These are some data pointing to a border-line compare, in terms of atmospheof the most challenging obserHot Neptune. Given your experic composition, type of clouds vations we make for extrasolar rience with Warm Spitzer, do and circulation, to Hot Jupiters ? Página 28
Volume 1, Edição 7
SISTEMA SOLAR
Entrevista com Heather Knutson (cont.) you think there is a problem with the MOST data or is there a scenario that subsumes both views ? [H. Knutson] - This is definitely a topic at the cutting edge of exoplanet science! The MOST team recently put out a revised paper with a new radius estimate more in line with the large Spitzer value, so I believe the consensus has settled on a lower density for this planet. That’s actually quite surprising, because this planet is so hot that it would presumably be difficult for it to hold on to an extended hydrogen/helium atmosphere. In the coming year the Hubble Space Telescope will observe several transits of this planet to
search for the tell-tale absorption signature of an extended hydrogen atmosphere in the UV, which should give us a better idea as to whether or not this planet’s atmosphere is being stripped off by its close proximity to its host star. [AstroPT] - The Spitzer Infrared Space Telescope has been the workhorse for most of the work on exoplanetary atmospheres. What other facilities have the capability to perform the delicate observations required by your work ? If you could ask for a new instrument optimized for atmospheric studies of exoplanets, what would it be ? Do you foresee anything similar being
built in the near future? [H. Knutson] - The Hubble Telescope has also been at the forefront of these observations, and more recently several medium and large groundbased telescopes, including the Canada-France-Hawaii Telescope, the Gran Telescopio Canarias, and the Very Large Telescope in Chile have produced some exciting results. If/when it is built, the James Webb Space Telescope will be a wonderfully sensitive platform for making these kinds of observations in the infrared. It is really hard to beat a space-based telescope, both for sensitivity and stability. Luís Lopes
Milionésima Observação Feita pelo Hubble é de um Exoplaneta O telescópio espacial Hubble é um dos mais produtivos instrumentos científicos jamais desenvolvidos. Desde o seu lançamento, a bordo do vaivém espacial Discovery, em 24 de Abril de 1990, o Hubble acumulou cerca de 50 terabytes de dados (mais de 10 mil DVDs) que se encontram disponíveis num arquivo online para a comunidade científica e para o público em geral. Os cientistas responsáveis por uma determinada observação só têm acesso exclusivo aos dados dela resultantes durante um ano, durante o qual podem publicar artigos relativos à sua análise. Ao fim desse ano, os dados passam a ser de domínio público e são arquivados. Na passada segunda-feira, dia 4 de Julho, o telescópio espacial atingiu um novo marco histórico com a realização da sua milionésima observação. O alvo foi o exoplaneta HAT-P-7b, um “Júpiter Quente” a cerca de 1000 anos -luz da Terra e que foi estudado em detalhe pelo telescópio Kepler (o plaPágina 29
neta é também conhecido por Kepler2b). O objectivo da observação foi procurar a assinatura espectral da água (vapor de) na atmosfera do planeta durante um trânsito. O responsável pelas observações foi Drake Deming, um conhecido especialista em exoplanetas da Universidade de Maryland e investigador no Goddard Space Flight Center da NASA. O instrumento utilizado foi a Wide Field Camera 3 (WFC3), um instrumento que contém uma câmara e um espectrógrafo sensíveis no visível e no infravermelho, instalado durante a última missão (a quarta) de manutenção do Hubble, em Maio de 2009. Drake Deming e a sua equipa têm agora longos meses pela frente para analisar os dados recolhidos. Os resultados serão certamente importantes para a caracterização das atmosferas deste tipo de planetas. Podem ver a notícia original aqui.
Luís Lopes
Os trânsitos, o eclipse secundário e as fases do exoplaneta HAT-P-7b (Kepler2b) observados com uma precisão sem precedentes pelo telescópio Kepler. Crédito: Missão Kepler.
astroPT
Leitura de Verão Neste verão não pode ir de férias sem levar a astroPT magazine consigo. Quer ler a revista no campo, na praia, na cidade, sem ter o computador por perto? É fácil. Basta escrever no seu telemóvel o endereço http://m.issuu.com e procurar pela revista: astroPT (ATENÇÃO: para os menos entendidos, isto requer uma ligação ao serviço de dados (internet) que é cobrado pela operadora. Se tiver uma subscrição de internet só tem de se preocupar em não ultrapassar o tráfego de que é subscritor). Para quem tem o sistema Android no telemóvel é só clicar em Market, pesquisar pelo issuu e instalar (ou vai aqui). Após a instalação é só abrir o programa e procurar por astropt. A leitura
faz-se ao clicar no texto, este é aumentado de modo a poder ser lido. Deixo-vos aqui alguns dados estatísticos das revistas: - neste momento foram lidas por mais de 5700 leitores (soma dos dois serviços onde se encontram alojadas: issuu e yudu); - no issuu as suas páginas foram visualizadas mais de 21000 vezes; - várias vezes estivemos entre as 200 revistas mais lidas da semana e uma vez estivemos entre as 100 primeiras, no serviço yudu. Mais uma vez leia, vai ver que não vai perder o seu tempo, a revista de Junho, a Edição Especial 1 sobre pseudociência, ou outras.
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ESTAMOS NA WEB! http://astropt.org Tel: 219-235-401 Fax: 219-235-401 Correio electrónico: alguem@example.com
José Gonçalves
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APOD
ESTE ESPAÇO PODE SER SEU! QUER ANUNCIAR NA NOSSA PUBLICAÇÃO OU WEBSITE? CONTACTE-NOS! O astroPT no mês de Julho, mesmo em pleno período de férias dos nossos leitores, obteve mais de 99800 visitas.
astroPT magazine, revista mensal da astroPT Textos dos autores, Design: José Gonçalves
Na APOD de hoje temos a galáxia NGC 474. Esta galáxia estende-se por cerca de 250.000 anos-luz e está a mais ou menos 100 milhões de anos-luz de distância na direcção da constelação de Peixes. Conceição Monteiro