Observatório Galex

O observatório espacial Galex (Galaxy Evolution explorer) (ver imagem 1), lançado em 28 de abril de 2003, possue um telescópio refletor de 50 centímetros de diâmetro e dois detectores que cobrem os intervalos do ultravioleta, ele surgiu  para complementar as pesquizas realizadas pelo telescópio espacial Huble e encontra-se em uma distância de 697 km da terra, com uma orbita aparentemente circular.

A missão desse observatório foi verificar as galáxias que estão ativamente criando novas estrelas e ele tem como objetivos determinar as distâncias em relação da terra e verificar a taxa de formação estrelar de cada uma dessas galáxias. Com os dados  recebidos desse observatório pode-se analizar e estudar por volta de 10 bilhões de anos de história dessas galáxias. 

            Esse observatório trouxe como benefícios a facilitação dos estudos avançados na astronomia, pois graças as imagens feitas desse observatório os astrofísicos conseguiram fazer o maior mapa tri-dimensional do universo  e assim conseguiram notar a existência de cerca de três quartos do céu que não se tinha estudado ainda.

Umas das descobertas do Galex foi o rastro enorme, aparentemente 20 mil vezes a distância média que separa Plutão do Sol, da estrela Mira, pertencente a constelação de Cetus, que é parecido com a cauda de um cometa, não se sabe a resposta verdadeira do por quê essa estrela deixa um rastro.

A primeira observação do Galex, foi dedicado as pessoas que trabalham no Space Shuttle Columbian, teve imagens feitas da constelação de Hércules, esta região foi escolhida por estar diretamente em cima do ônibus espacial no momento do seu último contato com o centro de controle de missão da NASA.

         Conclui-se que o observatório espacial Galex trouxe vários avanços para o estudo da astronomia em geral com a sua tecnologia de captar imagens em ultra-violeta.

Imagem 1: Observatório Galex em órbita da terra.

Referências: http://www.galex.caltech.edu/newsroom/glx2010-01s.html; http://www.galex.caltech.edu/newsroom/glx2009-04r.html

Referências profissionais: http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-abs_connect?db_key=AST&db_key=PRE&qform=AST&arxiv_sel=astro-ph&arxiv_sel=cond-mat&arxiv_sel=cs&arxiv_sel=gr-qc&arxiv_sel=hep-ex&arxiv_sel=hep-lat&arxiv_sel=hep-ph&arxiv_sel=hep-th&arxiv_sel=math&arxiv_sel=math-ph&arxiv_sel=nlin&arxiv_sel=nucl-ex&arxiv_sel=nucl-th&arxiv_sel=physics&arxiv_sel=quant-ph&arxiv_sel=q-bio&sim_query=YES&ned_query=YES&adsobj_query=YES&aut_logic=OR&obj_logic=OR&author=&object=&start_mon=&start_year=&end_mon=&end_year=&ttl_logic=OR&title=galex&txt_logic=OR&text=galex&nr_to_return=200&start_nr=1&jou_pick=ALL&ref_stems=&data_and=ALL&group_and=ALL&start_entry_day=&start_entry_mon=&start_entry_year=&end_entry_day=&end_entry_mon=&end_entry_year=&min_score=&sort=SCORE&data_type=SHORT&aut_syn=YES&ttl_syn=YES&txt_syn=YES&aut_wt=1.0&obj_wt=1.0&ttl_wt=0.3&txt_wt=3.0&aut_wgt=YES&obj_wgt=YES&ttl_wgt=YES&txt_wgt=YES&ttl_sco=YES&txt_sco=YES&version=1

Acadêmica: Jessy Santos

Linhas de Emissão de Balmer no Óptico

No início do século XX os alemães Robert Wilhelm Bunsen e Gustav Kirchhoff trabalharam em problemas relacionados à estrutura atômica dos elementos químicos. Para estudar a estrutura atômica eles fizeram estuos da radiação emitida pela matéria sólida ou gasosa com o uso de um aparelho chamado espectrógrafo. Através destes estudos estes e outros cientistas começaram a estudar a luz emitida e absorvida pelos diversos elementos químicos e inauguraram uma área chamda espectroscopia.

Um pouco antes disto, em 1666, Newton descobriu o que seria o início da espectroscopia. Os feixes de luz de diferentes cores são refratados (desviados) para diferentes ângulos quando incidem em um prisma. A configuração que se tem ao projetar raios luminosos provenientes no prisma chama-se espectro.

Em 1885, um professor de matemática e latim, Johann Jakob Balmer, dedicou sua vida a expressar relações de harmonia numericamente, onde se baseava nas medidas de Angstrom para os comprimentos de apenas quatro linhas espectrais. Balmer escreveu o termo geral de uma série matemática, que reproduz os comprimentos de onda de cada raio observado do espectro.

As linhas de Balmer correspondem a um conjunto de transições eletrônicas num átomo de hidrogênio de estados exitados para o nível n=2 responsáveis pela emissão de radiação na zona do visível e do ultravioleta próximo. Na época, o modo como Balmer se referiu aos seus estudos sobre o espectro do hidrogênio poderiam ser considerado algo profético, pois a compreensão do átomo de hidrogênio teve muita importância para o desenvolvimento da Física Quântica. Balmer escreveu uma fórmula em termos do inverso do comprimento da onda, chamado número de onda (k).

As principais linhas de Balmer estão listadass na tabela abaixo. São também mostradas algumas linhas de Lyman para comparação. 

Lyα 1216 Å	Lyβ 1026 Å	Lyγ 973 Å	Ly∞912 Å	Hα 6563 Å
Hβ 4861 Å	Hγ 4340 Å	Hδ 4102 Å	H7 3970 Å	H8 3889 Å
H9 3835 Å	H10 3798 Å	H11 3771 Å	H12 3750 Å	H∞ 3646 Å

Tabela 1: Principais Linhas da Série de Balmer e algumas linhas da série de Lyman.

Mesmo com a generalização, a fórmula de Balmer ainda era empírica, pois não era explicada nem pela Mecânica Clássica nem pelo Eletromagnetismo. Porém em 1913 Niels Bohr fez a primeira explicação compatível com os dados de Balmer.

As linhas de Balmer estão presentes em estrelas e galáxias tanto na forma de linhas de absorção como na forma de linhas de emissão. O processo de formação destas linhas é diferente embora o processo físico seja semelhante.

Em estrelas, as linhas aparecem principalmente em absorção devido à presença da atmosfera estelar que absorve fótons provenientes dos seus núcleos. Grande parte das linhas de absorção observadas sâo devidas aos átomos de Hidrogênio que são muito abundantes na atmosfera de estrelas. Os fótons ao encontrarem elétrons ligado ao átomo de hidrogênio fazem estes elétrons ganharem  energia. Estes saltam para camadas superiores de maior energia, mais ainda permanecem ligado ao hidrogênio. Neste processo, a luz ou fótons de comprimentos de onda bem específicos "somem" dos espectros e aparecem na forma de linhas de absorção.

Em galáxias os fótons provenientes do núcleo das estrelas e que "sobreviveram" à viagem atrav[es da atmosfera de estrelas, conseguem escapar para o meio interestelar. Entretanto, as estrelas, estão, muitas vezes, imersas nas nuvens de gás que as originaram. Assim, estes fótons que escapam das estrelas estáo agora sujeitos a colidir com o gás que permeia o meio interestelar. Este gás é rico em hidrogênio e pode absorver parte destes fótons livres. Quando isso ocorre, estados excitados do átomo de hidrogênio podem ser acessados. Entretanto estes estados sáo meta estáveis e duram muito pouco tempo, de forma que os elétrons retornan às suas camadas de origem. Neste processso, chamado decaimento, o átomo de hidrogênio acaba liberando energia na forma de um fóton de luz.  Quando o decaimento ocorre de um n[ivel qualquer (ligado) para o primeiro estado excitado (nível 2), este decaimento ou linha de emissão formada recebe o nome de linha de Balmer, cujas principais transições estão na tabela acima.

Referências:

CARUSO, F. & OGURI, V., Física Moderna: Origens Clássicas e Fundamentos Quânticos. Ed CAMPUS, 2° Tiragem, 2006.
http://www.on.br/site_edu_dist_2011/pdf/modulo2/os_espectros_estelares.pdf
http://astro.if.ufrgs.br/rad/espec/espec.htm

                                  Figura 1: Espectros estelares: classificação espectral

Nucleossíntese

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       O núcleo de uma estrela é o local onde tem maior potencial para transformar elementos químicos. Nesse local, ocorrem os nucleossínteses que é o termo utilizado para as transformações de elementos químicos em qualquer outro mais pesado que o hidrogênio. Dois dos mais importantes ciclos de fusão da estrela é o ciclo CNO e o ciclo próton-próton, que são os ciclos que transformam hidrogênio em hélio.

        A astronomia entende que o ciclo próton-próton ocorre quando as colisões no núcleo têm uma temperatura e uma energia cinética suficiente para vencer a força eletromagnética do núcleo do hidrogênio, vencendo esta força o núcleo se rompe e assim os hidrogênios fundem transformando-se em hélio, neutrino, pósitron e energia. (ver figura 1)
         
         A energia liberada (γ) em forma de raios gama irá interagir com os elétrons e prótons aquecendo o interior da estrela onde acorrem essas fusões.

         Já o ciclo CNO tem uma ordem diferente para as reações e utilizam catalisadores que são o carbono, o oxigênio e o nitrogênio. A fusão do hidrogênio realizada por esse ciclo também resulta em hélio, neutrino, pósitron e energia. O catalisador é uma substância ou um elemento que apenas acelera o processo de reação e não faz parte da reação.(ver figura 2)

        Em suma, nucleossíntese serve para transformar elementos químicos em qualquer outro elemento químico que não seja hidrogênio.  Dentro dessa síntese de elementos existe uma ênfase na transformação do hidrogênio em hélio que se subdivide em dois ciclos o de próton-próton e o ciclo CNO.

Figura 1: Ilustração do ciclo próton-próton. Créditos da imagem: http://en.wikipedia.org/wiki/File:FusionintheSun.svg

Figura 2: Ilustração do ciclo CNO. Créditos da imagem: http://en.wikipedia.org/wiki/File:CNO_Cycle.svg


Referências: 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Nucleoss%C3%ADntese_estelar
http://fma.if.usp.br/convite/ConvitesHTML/todososconvites/2008-05-21.html
omnis.if.ufrj.br/~barreto/bernardo.doc

Referências profissionais: http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-abs_connect?db_key=AST&db_key=PRE&qform=AST&arxiv_sel=astro-ph&arxiv_sel=cond-mat&arxiv_sel=cs&arxiv_sel=gr-qc&arxiv_sel=hep-ex&arxiv_sel=hep-lat&arxiv_sel=hep-ph&arxiv_sel=hep-th&arxiv_sel=math&arxiv_sel=math-ph&arxiv_sel=nlin&arxiv_sel=nucl-ex&arxiv_sel=nucl-th&arxiv_sel=physics&arxiv_sel=quant-ph&arxiv_sel=q-bio&sim_query=YES&ned_query=YES&adsobj_query=YES&aut_logic=OR&obj_logic=OR&author=&object=&start_mon=&start_year=&end_mon=&end_year=&ttl_logic=OR&title=&txt_logic=OR&text=nucleossintese&nr_to_return=200&start_nr=1&jou_pick=ALL&ref_stems=&data_and=ALL&group_and=ALL&start_entry_day=&start_entry_mon=&start_entry_year=&end_entry_day=&end_entry_mon=&end_entry_year=&min_score=&sort=SCORE&data_type=SHORT&aut_syn=YES&ttl_syn=YES&txt_syn=YES&aut_wt=1.0&obj_wt=1.0&ttl_wt=0.3&txt_wt=3.0&aut_wgt=YES&obj_wgt=YES&ttl_wgt=YES&txt_wgt=YES&ttl_sco=YES&txt_sco=YES&version=1

Acadêmica: Jessy Santos

Lentes Gravitacionais: Vendo o Universo em Grande Escala

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As lentes gravitacionais são de certa forma telescópios naturais. Auxiliam astrofísicos e cosmólogos na detecção de matéria escura, descoberta de novos planetas, e na criação de modelos em grande escala de formação de aglomerados de galáxias.

Em 1783 um cientista chamado Cavendish se baseou na teoria de gravitação de Newton supondo que a luz era uma partícula (fato até então não confirmado na época) e calculou que um feixe de luz também deveria sofrer alteração em seu percurso devido à atração gravitacional de corpos massudos. Einstein, muito tempo depois (em 1905) formulou sua relatividade restrita, onde, pela equação , é inferido que podemos associar certa massa à energia e portanto o fóton (por ter uma massa associada à ele) deve sofrer gravidade. Esse raciocínio seguiu Einstein até 1911 quando ele propôs que a luz deveria seguir a trajetória do espaço curvado pela gravidade gerada por um corpo de grande massa, e que esse desvio (de acordo com seus cálculos) deveria ser metade do valor calculado pela gravitação de Newton. Einstein havia descoberto o efeito de lentes gravitacionais, mas não publicara nada sobre isso. Então manda uma carta para um astrônomo chamado Erwin Freundlich para registrar um eclipse Solar que aconteceria em 1913.

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1 - Carta de Einstein para Registrar o Eclipse (crédito - http://sites2.uai.com.br/jornalismo/imagem/CartaEinstein.gif)

Einstein explicara que a gravidade gerada pelo sol deveria fazer uma deflexão na luz das estrelas que estavam atrás e propôs à Erwin registrar o fenômeno e constatar que o desvio da luz seria de 0,84 segundos de arco. Houve uma expedição argentina para registrar o evento no Brasil, porém choveu.

Em 1914 Erwin organizou uma expedição na Criméia na Rússia onde aconteceria um eclipse total do sol, porém foram presos devido à primeira guerra mundial (foram soltos depois pois tinham passaportes americanos e o EUA era neutro nessa fase da guerra). O eclipse só foi registrado com sucesso em Sobral em 1919 (depois da equação elaborada por Einstein em 1915 em sua relatividade geral: que nos diz que a matéria curva o espaço) que de fato registrou um desvio de 0,84 segundos de arco na posição das estrelas. 

 

Em 1924 Chwolson escreveu o primeiro artigo sobre lentes gravitacionais, explicando que se os objetos não estiverem perfeitamente alinhados, veremos imagens duplas, e se estiverem alinhados, faz-se um anel da imagem. Mesmo sem conhecer as publicações de Chwolson, Einstein publica, em 1936 um artigo sobre as lentes gravitacionais explicando as mesmas coisas que Chwolson, mas deixado claro que era pouco provável haver o alinhamento entre uma galáxia distante e uma galáxia massiva entre os pontos de vista tendo que o desvio da luz pela gravitação dá-se por . Já Zwicky foi mais otimista em relação aos assuntos, pois assumiu que as galáxias poderiam agir como lentes gravitacionais e que uma das aplicações ( naquela época ) era a detecção de matéria escura (descoberta por Zwicky em 1934) e também determinar a massa de galáxias usando essa ferramenta. Em 1986 Roger Lynds e Vahe Petrosian descobriram o primeiro Conjunto de Arcos gravitacionais.

 2 - Evidência de arcos gravitacionais (crédito – NASA)

As lentes gravitacionais são muito utilizadas hoje pelos astrônomos e astrofísicos, para descobrir planetas escondidos por outros corpos em outras galáxias, estudar e determinar a massa de galáxias distantes, entender e medir os efeitos da matéria escura no universo e determinar distâncias. O ponto positivo de se usar esse acontecimento, é que é possível estudar um objeto apenas pela sua interação gravitacional.

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3 - Esquema de como funciona as Lentes gravitacionais (crédito - NASA)

Os estudos estatísticos sobre aglomerados de galáxias são feitos na terra, pois é preciso grandes áreas do céu para ter coerência estatística, e o telescópio espacial Hubble oferece visão de uma pequena área apenas, enquanto telescópios terrestres oferecem uma visão mais ampla do céu. O problema é que temos uma atmosfera que causa aberrações às imagens, tornando um tanto complicada a separação efeitos das lentes gravitacionais de refrações da nossa própria atmosfera. No mais, estamos em uma fase de transição, onde conhecimentos antes ligados somente à cosmologia e astrofísica no passado, estão sendo de grande importância nas outras áreas da física. As lentes gravitacionais são vistas hoje como grandes ferramentas para os Cosmólogos e Astrofísicos.


Acadêmico: Leandro de Almeida

Referências:

http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/features/news/grav_lens.html.

http://video.if.usp.br/node/373

Na literatura Especializada:

http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-abs_connect?db_key=AST&db_key=PRE&qform=AST&arxiv_sel=astro-ph&arxiv_sel=cond-mat&arxiv_sel=cs&arxiv_sel=gr-qc&arxiv_sel=hep-ex&arxiv_sel=hep-lat&arxiv_sel=hep-ph&arxiv_sel=hep-th&arxiv_sel=math&arxiv_sel=math-ph&arxiv_sel=nlin&arxiv_sel=nucl-ex&arxiv_sel=nucl-th&arxiv_sel=physics&arxiv_sel=quant-ph&arxiv_sel=q-bio&sim_query=YES&ned_query=YES&adsobj_query=YES&aut_logic=OR&obj_logic=OR&author=&object=&start_mon=&start_year=&end_mon=&end_year=&ttl_logic=OR&title=&txt_logic=OR&text=Gravitational+Lens&nr_to_return=200&start_nr=1&jou_pick=ALL&ref_stems=&data_and=ALL&group_and=ALL&start_entry_day=&start_entry_mon=&start_entry_year=&end_entry_day=&end_entry_mon=&end_entry_year=&min_score=&sort=SCORE&data_type=SHORT&aut_syn=YES&ttl_syn=YES&txt_syn=YES&aut_wt=1.0&obj_wt=1.0&ttl_wt=0.3&txt_wt=3.0&aut_wgt=YES&obj_wgt=YES&ttl_wgt=YES&txt_wgt=YES&ttl_sco=YES&txt_sco=YES&version=1