CÁPSULAS ASTRONÔMICAS

Você quer ser um astrônomo?

Leia isto antes de começar... alerta de spoilers.

"Locais de trabalho exóticos, descobertas surpreendentes e fama (mas provavelmente não fortuna) aguardam aqueles que perseveram no caminho que leva a uma carreira como astrônomo profissional."

SENDO UM ASTRÔNOMO - Há alguns anos, o astrofísico Duncan Forbes escreveu um artigo sobre os problemas e as oportunidades que os astrofísicos enfrentam. Hoje, essas conclusões ainda são válidas e vamos citar algumas delas. De muitas maneiras, os astrônomos profissionais são muito afortunados. Eles têm a oportunidade de continuar sua paixão (que muitas pessoas compartilham) e são pagos para fazê-lo. Algumas das razões dadas pelos estudantes de doutorado para se tornarem astrônomos incluem: é divertido e emocionante, há ótimas oportunidades para viajar, é um trabalho legal e é possível fazer descobertas significativas. Universidades, observatórios, organizações governamentais e indústrias empregam astrônomos que, ao contrário da crença popular, não passam todas as horas de vigília em um telescópio. Em vez disso, a maior parte do tempo é gasto com ensino, gerenciamento de projetos, prestação de serviços de suporte e tarefas administrativas. Um astrônomo típico pode passar apenas uma semana ou duas por ano em uma corrida de observação (ou alguns meses fazendo simulações numéricas detalhadas), seguido por meses de análise de dados e redação de artigos. Se você está indo atrás de uma carreira em astronomia, esteja avisado: é extremamente competitivo! Há muitas pessoas muito inteligentes e trabalhadoras que procuram um número limitado de cargos. Sob o título de “astronomia”, existem muitos campos (e sub-campos) de pesquisa, e se você escolher um com poucos pesquisadores, as conferências a que assistirá terão a sensação de uma reunião de família. Então, como você se junta a galera de elite da astronomia profissional? Aqui estão algumas sugestões de como conseguir um emprego em astronomia.

Dois astrônomos e divulgadores famosos: Carl Sagan e Neil deGreese Tayson

PRIMEIRO, FAÇA UM CURSO EM ASTRONOMIA OU CIÈNCIAS AFINS! - Dois requisitos necessários para começar no mundo astronômico são: ter um curso de astronomia, física ou ciências afins e uma pós-graduação em astronomia ou astrofísica. Lembre que o astrônomo é o profissional que pesquisa o universo e todos os elementos que o constituem (planetas, estrelas, galáxias, cometas, etc.). Ele estuda suas propriedades físicas, sua formação, evolução e composição química. O astrônomo possui grande conhecimento em Física e é especialista em fenômenos espaciais. Grande parte do seu trabalho está associado à observação dos astros através de telescópios e outros observatórios. Ele analisa imagens captadas por satélites, desenvolve teorias e faz observações. Também realiza estudos sobre a dinâmica dos corpos celestes, seu tamanho e seus movimentos. O astrônomo realiza estudos sobre a estrutura dos astros, analisa sua massa, características físicas e também a composição química de sua superfície. Mede o campo magnético dos corpos celestes e utiliza modelos físico-matemáticos para explicar alguns fenômenos do universo. Quem deseja seguir a profissão de astrônomo deve gostar de ciências exatas e ter curiosidade pelo funcionamento do universo. O curso de Astronomia é do tipo bacharelado e duração média de quatro anos. Durante a faculdade, o estudante terá muitas disciplinas nas áreas de Matemática e Física. A estrutura curricular do curso conta também com disciplinas de: Astrofísica, Cosmologia, Planetas e Sistemas Planetários, Análise de Dados em Astronomia, entre outras. Ao final da graduação o aluno deve elaborar um Trabalho de Conclusão de Curso (TCC). Existem oportunidades de emprego para profissionais da área de Astronomia em empresas de telecomunicação, como controladores de satélites. Outras empresas que contratam profissionais da área de Astronomia são: planetários, universidades, observatórios, museus de ciências, escolas de educação básica, fundações de amparo à pesquisa, etc.

DEPOIS, PEGUE UM TÍTULO DE DOUTORADO! - Todos os astrônomos profissionais têm um doutorado em astronomia ou um campo relacionado. Atributos de um bom aluno de doutoramento incluem uma paixão pela pesquisa, um alto nível de motivação, que seja bem organizado e ter boas habilidades verbais e escritas. Como estudante, você provavelmente trabalhará mais de 50 horas por semana (pense nisso!), por isso é importante trabalhar com eficiência. O velho mantra “trabalhe de maneira mais inteligente, não mais difícil” é muito relevante aqui, especialmente porque os dados da pesquisa continuam a crescer a uma taxa exponencial. Escolha o seu supervisor de doutorado com cuidado. Eles serão seu guia e mentor nos próximos anos. Alguns supervisores podem ser bastante exigentes, o que provavelmente deriva de dois fatores - sua reputação de pesquisa também está em jogo e eles querem prepará-lo para o "mundo real" da pesquisa independente. Há também aquele supervisor que é chato só porque gosta... cuidado! Enquanto estiver trabalhando em seu doutorado, você deve escrever artigos (e publicá-los!). Também é uma boa ideia descobrir o "quadro geral" além de seu sub-campo restrito, sugiro gastar cerca de 10% de sua semana participando de seminários e conversando com colegas de fora de seu campo sobre o trabalho deles. Networking também é importante para a sua carreira, então aperfeiçoe suas habilidades durante seu tempo como candidato a doutorado. Dê palestras de pesquisa. Ser capaz de apresentar sua pesquisa pode ser crucial para suas perspectivas de carreira, então, tenha bastante prática.

TORNANDO-SE UM PÓS-DOC! - Em algum momento no final do seu trabalho de doutorado, será hora de se candidatar a uma posição de pesquisa de pós-doutorado. Os pós-docs podem ser divididos em posições "nomeadas" e "não-nomeadas". As posições nomeadas (NASA, ESA, etc.) geralmente oferecem liberdade para explorar sua própria direção de pesquisa, um orçamento de pesquisa (razoavelmente) generoso e um salário decente. Como tal, eles são prestigiados e altamente competitivos. Posições não-nomeadas são tipicamente com astrônomos individuais ou departamentos universitários que geraram fundos para a posição através de uma bolsa de pesquisa, e o tópico de pesquisa é provavelmente pré-determinado. Em ambos os casos, você pode ser convidado a participar de uma grande equipe. Ser um membro de um grande grupo de pesquisa pode permitir que você resolva as principais questões científicas e trabalhe com pessoas importantes em seu campo. No entanto, também pode dificultar que pessoas de fora da equipe avaliem sua contribuição para o projeto.

A boa notícia!: Embora a maioria dos países produza em excesso os doutorados em astronomia em relação ao seu mercado de trabalho, o número de cargos de pós-doutorado em todo o mundo corresponde aproximadamente à demanda por cargos. Então, de um modo geral, existe uma posição de pós-doutorado em astronomia para você, se você quiser. Os pós-docs são o período-chave em que você mostra o que é feito em termos de qualidade e quantidade de suas publicações. Uma carreira típica de pesquisa envolve de dois a três pós-docs, com duração de dois a três anos. O próximo passo é um concurso para um trabalho de professor.

Agora a má notícia!: É difícil conseguir um emprego permanente em astronomia. Não é inédito para uma universidade top receber mais de 100 solicitações para uma única posição. Também é importante ter em mente que a popularidade dos subcampos na astronomia e, consequentemente, o número de trabalhos relacionados que estão disponíveis, mudam com o tempo.

ESCALADA NA PROFISSÃO - Se você quiser subir na hierarquia de trabalho, precisará evoluir de um aluno de doutorado (semelhante a um aprendiz) para um líder ou gerente de pesquisa. Você se encontrará fazendo contribuições menores para mais artigos. Você terá uma compreensão melhor do quadro geral, mas provavelmente às custas dos detalhes técnicos. Escolher bem seus colaboradores é um aspecto importante do sucesso da pesquisa em andamento. Você terá cada vez mais tarefas múltiplas, ensino, serviço comunitário, administração, gerenciamento, pessoal e finanças, juntamente com sua pesquisa e a de seus alunos. Seu primeiro passo nessa evolução é deixar o mundo do pós-doutorado e adquirir essa posição permanente.

PUBLICAÇÕES: QUANTIDADE E QUALIDADE - Uma vez adquirida a cobiçada posição permanente, sua vida girará em torno do ensino, da pesquisa e da publicação de sua pesquisa. Por que nós publicamos? Como cientistas, precisamos comunicar os resultados de nossa pesquisa, um artigo publicado é nosso "produto" e (goste ou não) esses documentos são uma medida de nossa produtividade. Não publicar seus resultados resultará em uma carreira astronômica notavelmente curta.

RESUMINDO - Os três passos relevantes para o sucesso no trabalho em astronomia são: 1) Pesquise. 2) Publique. 3) Fale sobre isso. Repita os passos de 1 a 3 várias vezes por ano e uma longa carreira em astronomia profissional espera por você. No processo, se você descobrir algo significativo e se tornar famoso, melhor ainda. Não se esqueça de fazer contatos, tenha sempre em mente o cenário geral e divirta-se.

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PROCURA-SE: ASTRÔNOMO. Deve estar disposto a trabalhar noites ocasionais no topo de uma montanha em um local exótico. Ou estar disposto a noites sem dormir fazendo contas infernais ou escrevendo códigos para simulações numéricas sofisticadas. Um senso de aventura e estilo de vida nômade é uma vantagem. Horários flexíveis e código de vestimenta casual compensam perspectivas de carreira incerta a longo prazo e remuneração média. A oportunidade para uma verdadeira descoberta científica aguarda o candidato certo. Aplique agora!

Astronomia vs Astrologia

A ciência contra a pseudociência

Astronomia e Astrologia tinham uma origem comum. Hoje, a diferença entre esses ramos está bem estabelecida.

Primeiro de tudo, precisamos esclarecer a diferença entre Astronomia e Astrologia, porque mesmo hoje muitas pessoas continuam a confundir esses termos. Embora fossem originalmente o mesmo, a astronomia e a astrologia separaram seus caminhos há mais de 6 séculos. Como uma nota histórica, o famoso astrônomo alemão Johannes Kepler (1571-1630) é considerado o último grande astrólogo e o primeiro astrofísico.

ASTRONOMIA: É a ciência que estuda o universo como um todo a partir da análise das posições, movimentos, estruturas e evolução dos corpos celestes. Para isso, o Método Científico é utilizado com base nas informações recebidas principalmente na forma de radiação eletromagnética (luz visível, infravermelho, ondas de rádio, raios X, etc.), astropartículas (raios cósmicos, neutrinos, etc.) e também, ondas gravitacionais (fusão de estrelas compactas). A astronomia abrange dois ramos principais: astronomia observacional e astrofísica. A astronomia observacional está focada no estudo das posições e movimentos dos astros, bem como na observação de fenômenos astronômicos em toda a faixa de energia do espectro eletromagnético, usando telescópios e sofisticados observatórios astronômicos. Enquanto astrofísica é dedicada a estudar a origem e evolução dos planetas, as estrelas, as galaxias e o universo como um todo, usando aproximações teóricas e simulações numéricas. Hoje em dia, a astronomia moderna é fundamentalmente um amálgama entre estas duas categorias, de modo que os termos astronomia e astrofísica são freqüentemente usados com indiferença.

ASTROLOGIA: É uma disciplina pseudocientífica que tenta prever os eventos da vida humana com base nas estrelas e sua posição no céu. Portanto, a astrologia é baseada em uma série de crenças que estabelecem uma relação entre os seres humanos e as posições das estrelas no céu. Então, os astrólogos não são cientistas, são adivinhos e muitas vezes trapaceiros.

Em resumo, a astrologia não usa o método científico e, portanto, não pode ser considerada uma ciência. Pelo contrário, a astronomia baseia seu estudo no uso do método científico e, portanto, na observação e verificação de hipóteses. Esta é a diferença fundamental entre astronomia e astrologia. Deste modo, a partir do século XV, a astronomia tornou-se a ciência que estuda o universo, enquanto a astrologia permaneceu um método de adivinhação.

É claro que os membros do grupo ASTROFURG são dedicados à astronomia e não acreditamos na astrologia.

Astronomia no Brasil

Alguns aspectos históricos

As estrelas estampadas na bandeira do Brasil representam os 26 Estados e o Distrito Federal e fazem parte de um fiel retrato do céu do Rio de Janeiro às 20h30 do dia 15 de novembro de 1889, dia da Proclamação da República, como visto por um observador situado fora da esfera celeste.

As considerações a seguir são parte da pesquisa do Dr. João E. Steiner feita para a Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (Cienc. Cult. vol.61 no.4 São Paulo 2009).

HISTÓRIA: A astronomia brasileira, enquanto ciência institucionalizada e produtiva, é uma atividade recente. Ela se desenvolveu a partir da implantação da pós-graduação, no início da década de 1970. Apesar disso, houve iniciativas muito anteriores; o primeiro observatório astronômico instalado no Brasil, na verdade o primeiro no hemisfério sul, foi construído em 1639 no palácio Friburgo, Recife, pelos holandeses. Mais tarde, em 1730, os jesuítas instalaram um observatório no Morro do Castelo, na cidade do Rio de Janeiro. Alguns anos após a declaração da independência, em 15 de outubro de 1827, foi assinado por D. Pedro I o ato de criação do Imperial Observatório do Rio de Janeiro que, com a proclamação da República, passou a ser denominado Observatório Nacional, uma das mais antigas instituições científicas brasileiras. No seu primeiro século de existência, o Observatório Nacional organizou ou participou de diversas expedições científicas de astronomia, sendo a mais famosa a que confirmou a teoria da relatividade em Sobral (CE), em 1919, comandada por uma equipe inglesa.

A observação astronômica de Sobral foi fundamental para a comprobação da teoria geral da relatividade do Albert Einstein.

No início do século XX constroem-se observatórios em Porto Alegre e São Paulo, mas somente nas décadas de 1960 e de 1970, com a construção de um telescópio com espelho primário de 60 centímetros de diâmetro no Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), em São José dos Campos (SP), e a instalação de telescópios de 50-60 cm em Belo Horizonte (MG), Porto Alegre (RS) e Valinhos (SP) começaram realmente as pesquisas em astrofísica no país. Nessa época, chegaram os três primeiros doutores em astronomia, formados no exterior, que participaram da instalação dos programas de pós-graduação no país. Paralelamente se inicia a construção do Observatório do Pico dos Dias (OPD), no qual foi inaugurado em 1981 um telescópio de 1,60 m, cuja operação ficou na responsabilidade do Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA), criado em 1985. Esse foi, de fato, o primeiro laboratório nacional efetivamente criado no Brasil. A operação desse laboratório nacional procurou seguir as melhores práticas internacionais na gestão e utilização dos seus equipamentos. Com isso, a comunidade astronômica se desenvolveu e pode dar um passo além, com a entrada no Consórcio Gemini, em 1993, e formando o Consórcio Soar, em 1998. Ainda em 1974 foi instalado o radiotelescópio para ondas milimétricas com diâmetro de 13,4 metros, em Atibaia (SP). Nesse radiotelescópio foram feitas as principais pesquisas em radioastronomia no Brasil até hoje. Mais tarde, foi instalado o telescópio solar submilimétrico, em El Leoncito, Argentina, ao passo que o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) está instalando uma rede interferométrica (BDA, na sigla em inglês para Brazilian Decimetric Array) para estudar, principalmente, o Sol. Na área espacial o Brasil participou, desde os anos 1970, de voos de balões estratosféricos, nos quais voaram equipamentos para observar a radiação cósmica de fundo e fontes de raios-X.

A PÓS-GRADUAÇÃO: A pós-graduação teve um papel importante no sentido de impulsionar a formação de novos mestres e doutores no país. Os primeiros programas foram implantados no ITA, no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da Universidade de São Paulo (USP) e na Universidade de Mackenzie, no início dos anos 1970. Posteriormente, começou a pós-gradação nas universidades Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e de Minas Gerais (UFMG), sendo o programa do Mackenzie transferido para o Observatório Nacional. Se, em 1970, havia apenas três doutores no Brasil, em 1981, o Brasil já contava com 41 doutores em astronomia. Hoje existem quase 300 doutores empregados em 40 instituições, alem de 100 pós-doutores. Algumas instituições são bastante grandes, enquanto que a maioria das instituições conta com apenas um ou dois profissionais. Atualmente são formados cerca de 40 mestres e 30 doutores por ano somando-se todos os programas no Brasil. São, ao todo, da ordem de 12 programas de doutorado e 17 programas de mestrado. No passado, os cursos de graduação em astronomia não tiveram muita ênfase no Brasil. Os candidatos à pós-graduação eram, quase sempre, formados em bacharelado de física. Apenas a UFRJ ofereceu o curso de graduação nos últimos 50 anos. Na USP existe, já há cerca de uma década, a opção de habilitação em astronomia no bacharelado de física. No ano de 2009 o IAG da USP iniciou o programa de bacharelado em astronomia. A mesma decisão foi tomada pelo Instituto de Física da UFRGS.

Pesquisa e formação de recursos humanos em instituições brasileiras está em crecimento.

GRUPOS DE PESQUISA E PRODUÇÃO CIENTÍFICA: Com o início da pós-graduação, a produção científica brasileira na área da astronomia também teve um grande desenvolvimento. No ano de 1965, ela praticamente não existia, pois não há registro de trabalho científico publicado em revista indexada. Em 1970 já houve oito artigos publicados. Nos 30 anos seguintes (1970-2000) a taxa média de crescimento anual dos artigos publicados foi de 11,4%. Esse crescimento extraordinário se deve a diversos fatores, entre os quais: a) retorno de doutores formados no exterior; b) início da pós-graduação no Brasil; c) contratação de profissionais por universidades e institutos federais de pesquisa; d) instalação da antena de radioastronomia de Atibaia (SP) e do telescópio de 1,60 m de diâmetro do OPD; e)o uso sistemático da internet, a partir da década de 1990, deu aos pesquisadores brasileiros, antes isolados pelas grandes distâncias, capacidade muito maior de articulação e formação de networking nacional e internacional. Já no período entre 2000-2008, essa taxa foi bem menor: 0,8%. Isso também se deve a diversos fatores: o número de contratações de professores e pesquisadores nesse período foi muito pequeno e o quadro, estagnado, passou a envelhecer; a antena de Atibaia deixou de ser competitiva; os telescópios do OPD, apesar de produtivos, eram competitivos apenas na área estelar, uma vez que novos e modernos telescópios, instalados em sítios muito superiores, passaram a dar apoio muito mais efetivo à astronomia extragaláctica; muitos estudantes deixaram de procurar a área da astronomia por falta de perspectiva profissional. Esse quadro está mudando. Diversos indicadores sugerem que a astronomia no Brasil está voltando a ter um crescimento mais dinâmico. Dentre os fatores responsáveis por essa mudança podemos citar a entrada do Brasil nos consórcios Gemini e Soar, que começam a produzir resultados em ritmo crescente; novos estudantes estão sendo atraídos para a área em número e qualidade crescentes; a ocorrência de novas contratações de profissionais, principalmente em universidades; novos grupos de pesquisa se formam em universidades nas quais não havia astrônomos até recentemente, inclusive universidades privadas. Além disso, a descoberta da matéria escura tem motivado um grande número de trabalhos na área de cosmologia teórica, hoje, já a segunda área mais produtiva. E, por fim, outras áreas novas de pesquisa como a física de asteróides e exoplanetas têm mostrado produção significativa. Os maiores grupos de pesquisa em astronomia estão concentrados na USP e nas universidades federais - como UFRGS, UFRJ e UFRN - assim como nos institutos do Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT), Observatório Nacional e Inpe. Todos eles mantêm programas de pós-graduação em nível de mestrado e doutorado. No entanto, outros grupos menores também participam de programas de pós-graduação, quase sempre em conjunto com os programas de física. As principais áreas de pesquisa são astronomia estelar (óptica e infravermelha) que produz 30% de todos dos artigos científicos publicados, cosmologia teórica, com 17%, e astronomia extragaláctica, com 13%. Algumas áreas tiveram desenvolvimento bastante recentemente como a física de asteróides (6%) e exoplanetas (3%). Essa última se desenvolveu graças à participação do Brasil no satélite Corot.

Telescópios Gemini Sul e SOAR como parte dos Grandes Projetos de Colaboração Internacional da Ciência Brasileira.

INSTRUMENTAÇÃO CIENTÍFICA E OBSERVATÓRIOS VIRTUAIS: O objetivo da ciência da astronomia é fazer pesquisa básica, mas ela pode ser realizada promovendo o desenvolvimento de instrumentação de ponta. Dessa forma se incentiva a cultura da inovação tecnológica. Isso se dá pelo treinamento de cientistas e técnicos em tecnologias emergentes, necessárias para a pesquisa astronômica de ponta. A participação brasileira nos telescópios Gemini e Soar viabilizou, pela primeira vez, a construção efetiva de instrumentos modernos para grandes telescópios. No segundo semestre de 2009 foram concluídos os três primeiros instrumentos de classe mundial construí-dos no Brasil, para uso no telescópio Soar. O século XXI se iniciou com uma verdadeira explosão de dados científicos em forma digital que está produzindo uma revolução na astronomia. Devido a vários empreendimentos de grande porte, uma imensa quantidade de dados digitais de excelente qualidade, obtidos tanto do solo quanto do espaço, ficaram disponíveis. E isso é só o começo. O acesso e a manipulação do volume dos dados já armazenados desde as últimas duas décadas, pelo menos, tornou-se um desafio para os pesquisadores que precisam analisar seus próprios dados experimentais e/ou buscar outros em arquivos e bancos de dados espalhados na rede. Se, por um lado, os contínuos desenvolvimentos de hard-ware, têm permitido, a custos relativamente modestos, a aquisição, o processamento e armazenamento de centenas de terabytes de dados, os sistemas de software necessários para a manipulação desses dados ainda deixam muito a desejar. Esse é um problema reconhecido por todas as comunidades científicas e vários projetos de grande porte foram iniciados no sentido de encontrar soluções. No âmbito da comunidade astronômica, o nome genérico dessa solução é o Observatório Virtual (VO, do acrônimo em inglês). Numa primeira aproximação um VO é um sistema, acessado pela internet, que provê ampla conexão entre dados arquivados e também ferramentas de extração e garimpagem de dados e, de maneira geral, de redução de complexidade. Atualmente, esse projeto encontra-se em franco desenvolvimento, sendo coordenado internacionalmente pela Aliança Internacional do Observatório Virtual (Ivoa, na sigla em inglês). O Brasil tornou-se membro do Ivoa através da rede Bravo (Observatório Virtual Brasileiro) em 2009.

CONCLUSÃO: A astronomia no Brasil é uma atividade relativamente recente. Apesar disso, o crescimento foi extraordinário, principalmente no período de 1970 a 2000. Hoje, as perspectivas são animadoras, principalmente porque o país passou a ser parceiro dos grandes consórcios internacionais Gemini e Soar. Com isso, passamos a ser o único país em desenvolvimento que é parceiro de um telescópio de quatro metros e também de outro de 8 metros de diâmetro. Desta forma, os jovens brasileiros podem encontrar na astronomia uma possibilidade de carreira promissora.

O que é o universo?

O universo observável

Figura 2: Universo Budassi - Todo o universo conhecido em uma única visão.

O universo é tudo o que existe hoje, no passado e no futuro. É a imensidão do espaço, povoada por inúmeras galáxias que por sua vez são compostas de estrelas, gás e poeira e permeadas de luz e outras radiações. Quando olhamos para a escuridão do céu noturno, estamos investigando em essência as profundezas insondáveis do universo. Embora as estrelas que vemos estejam todas trilhões de quilômetros de distância, elas são vizinhas próximas, porque o universo é inimaginavelmente vasto. A Figura 2 mostra o Universo Budassi, uma concepção em escala logarítmica que ilustra o Universo observável com o Sistema Solar no centro. Circundando o Sistema Solar estão os planetas internos e externos, o cinturão de Kuiper, a nuvem de Oort, a estrela Alfa Centauri, o braço de Perseus, a galáxia Via Láctea, a galáxia de Andrômeda, outras galáxias próximas, a teia cósmica, radiação cósmica de microondas e plasma invisível produzido pelo Big Bang muito nas bordas. Os seres humanos têm sido fascinados com os céus estrelados desde os primeiros tempos e vêm estudando-o sistematicamente há pelo menos 5.000 anos. Mas, embora a astronomia seja provavelmente a ciência mais antiga, ela mudou continuamente ao longo de sua história. Vamos dar uma olhada rápida neste vasto e belo universo...

A NAVE ESPACIAL TERRA: Os astronautas da Apollo 8 foram as primeiras pessoas a ver nosso planeta flutuando sozinho no universo, enquanto se dirigiam para a Lua em 1968. Outros astronautas permaneceram muito próximos da Terra para ver o planeta inteiro. A Figura 3 (acima) mostra uma imagem de nosso planeta. É a nave espacial Terra, um belo mundo azul salpicado de nuvens, que é o único lugar onde sabemos que há vida. Profundamente importante para nós, terrestres, sem dúvida, mas completamente insignificante no universo como um todo. É aqui que começa a aventura cósmica, que nos leva a nos questionar sobre nossas origens, onde a vida se torna consciente e se pergunta: quem somos nós? de onde viemos? qual é o nosso futuro?

ASTRONOMIA ANTIGA: A astronomia é a mais antiga das ciências naturais, que remonta à antiguidade, com suas origens nas crenças e práticas religiosas, mitológicas, cosmológicas, calendáricas e astrológicas da pré-história. Em algumas culturas, dados astronômicos foram usados para prognósticos astrológicos. Os astrônomos antigos foram capazes de diferenciar entre as estrelas e os planetas, já que as estrelas permanecem relativamente fixas ao longo dos séculos, enquanto os planetas se moverão para uma quantidade apreciável durante comparativamente pouco tempo. Britânicos antigos estavam familiarizados com os movimentos regulares do Sol, da Lua e das estrelas. Por volta de 2600 A.C. eles completaram Stonehenge. Em seus círculos de enormes megálitos e pequenas pedras eretas, havia alinhamentos que marcavam posições críticas do Sol e da Lua durante o ano. Muitos outros monumentos antigos em todo o mundo também têm alinhamentos astronômicos. Na China, Índia, Egito e Mesoamérica, por exemplo. Grandes edifícios-observatorios foram erguidos para estudar os céus e sua possível influência sobre os assuntos terrestres. A Figura 2 (centro) mostra a arquitetura de Stonehenge, bem como a pirâmide de Chichen Itzá, que além de observatórios astronômicos foram usados como locais de culto.

Figura 3: Uma vista superior da Nave Terra, observatórios astronômicos antigos (Stonehenge e Chichen Itzá) e Johannes Kepler e suas leis do movimento planetario.

O UNIVERSO PTOLEMAICO: O último dos grandes astrônomos clássicos, um grego alexandrino chamado Ptolomeu, resumiu o conceito antigo do universo por volta de 150 A.C. O universo ptolemaico tinha a Terra no centro, com o Sol, a Lua e os planetas circulando ao redor, dentro de uma esfera de estrelas fixas. Esse sistema celeste era a explicação simples para as posições e movimentos dos corpos celestes, embora estivesse completamente errado. Por mais de 1500 anos a humanidade aceitou essa explicação, devido principalmente à influência da Igreja Cristã, até a época da Revolução Copernicana.

O MUNDO EM MOVIMENTO: Em 1543, a astronomia foi revolucionada quando Nicolau Copérnico apresentou a ideia de um universo centrado no Sol (uma ideia que o astrônomo grego Aristarco já havia insinuado em 230 A.C.). No sistema copernicano, a Terra e os outros planetas viajam ao redor do Sol em órbitas circulares, mas os astrônomos não conseguiram combinar os movimentos observados dos planetas com essa idéia. Então o alemão Johannes Kepler descobriu que os planetas viajam ao redor do Sol, não em círculos, mas em elipses. Esta descoberta formou a primeira lei do movimento planetário de Kepler. As leis do movimento planetário de Kepler explicavam precisamente como os planetas se movem. Ele comparou o que chamou de “máquina celestial” a um relógio e chegou perto de entender a causa subjacente, acreditando que o Sol deve exercer uma força magnética nos planetas. Em 1687, Isaac Newton finalmente explicou por que os planetas orbitam do jeito que eles fazem, mostrando que a gravidade, não o magnetismo, é a força fundamental que mantém o universo unido. A Figura 3 (abaixo) mostra a Kepler e sus leis do movimento planetario.

Figura 4: Nuvens de gás, estrelas e galáxias. Componentes fundamentais do Universo

ESTRELAS E GALAXIAS: Os primeiros astrônomos visualizavam as estrelas como pontos no interior de uma grande esfera celeste que envolvia a Terra. No final dos anos 1700, os astrônomos estavam começando a descobrir como era nossa galáxia. Ao traçar a distribuição das estrelas, William Herschel provou que nossa galáxia tinha formato de lente (é, na verdade, uma espiral protuberante). A existência de galáxias além da nossa não foi comprovada até 1923, quando Edwin Hubble descobriu que a "nebulosa" de Andrômeda estava muito além do nosso sistema estelar. O Hubble também descobriu que as galáxias tinham seu próprio movimento e que elas estavam se afastando de nós. Ele descobriu assim a expansão do universo, um universo tão vasto que era inimaginável. A Figura 4 mostra a galáxia de Andrômeda, uma galáxia muito semelhante à nossa Via Láctea, com nuvens de gás e poeira e milhões de estrelas e planetas.

TUDO É RELATIVO: No início do século passado, um jovem físico alemão chamado Albert Einstein transformou a maneira como vemos o espaço e o universo. Ele introduziu suas teorias da relatividade - a teoria especial em 1905 e a teoria geral 10 anos depois. Uma das idéias apresentadas nessas teorias é que nada pode se mover mais rápido que a velocidade da luz e que a energia e a massa são equivalentes e podem ser convertidas umas nas outras. Além disso, o espaço tridimensional e o tempo não são entidades separadas, mas estão inter-relacionados. Hoje, a teoria do Big Bang (nossa melhor explicação para a origem do Universo) é baseada na relatividade geral de Einstein, que é uma teoria da gravidade e que até agora tem explicado com sucesso a maioria dos fenômenos astrofísicos onde esta teoria se aplica. A Figura 5 ilustra em detalhes a jornada de Einstein para a Relatividade Geral, suas equações e conseqüências científicas.

Figura 5: Albert Einstein no centenário da resolução do quebra-cabeça da gravidade usando sua relatividade geral.

Como nos encaixamos no Universo?

Exploradores del cosmos

Figura 6: O mundo medieval - Mapa do mundo antigo que mostra um duplo hemisfério.

Para nós, os terráqueos, nosso planeta é a coisa mais importante que existe, e não muito tempo atrás, as pessoas pensavam que nosso planeta era o centro do universo. Nada poderia estar mais longe da verdade - em o universo como um todo, a Terra não é nem um pouco especial. É uma partícula insignificante de rocha circulando uma estrela muito comum em uma galáxia comum em um pequeno canto do espaço. Exatamente o tamanho do universo, ninguém realmente sabe, mas os astrônomos agora detectam objetos tão longe que a sua luz tem vindo em nossa direção para cerca de 13 bilhões de anos. Isso os coloca a uma distância de alguns 123 sextillion kilometros - uma distância além da nossa compreensão.

PEQUENO COSMOS: Nos tempos medievais, antes das grandes viagens de descoberta e exploração que começaram no século XV, as pessoas assumiram que a Terra era o universo inteiro. Muitos apoiavam a idéia de uma Terra plana - ir longe demais e você cairia na borda. A Fig. 6 mostra um mapa medieval feito por Henricus Hondius em Amsterdam (1630). O mapa foi colorido à mão. O nome completo do mapa: Nova Totius Terrarum Orbis Geografia Ac Hydrographica Tabula.

ESCALA DO UNIVERSO: Nossa insignificância no universo como um todo é retratada graficamente nessa seqüência de imagens abaixo, da vida na escala humana à imensurável imensidão do espaço intergaláctico. Uma maneira de ajudar a entender a escala do universo é considerar quanto tempo levaria para viajar de um lugar para outro, à velocidade da luz, a 300.000 km/s. Os astrônomos freqüentemente usam o ano-luz (9,5 trilhões de quilômetros) como medida de distâncias cósmicas. Por exemplo, a luz leva cerca de 8 minutos para viajar do Sol para a Terra. A Fig. 7 mostra o universo em toda sua extensão, desde as maiores estruturas do universo observável até estruturas menores como o nosso planeta. No limite do universo observável, vemos que quanto mais distante um objeto, mais rápido ele se afasta de nós; as galáxias mais distantes estão se afastando de nós a velocidades próximas à velocidade da luz. A estas distâncias, estruturas complexas podem ser visualizadas onde as galáxias são formadas. Superaglomerados de galáxias são encontrados dentro deste tear cósmico. Uma dessas estruturas é chamada de superaglomerado local, porque contém o conhecido Grupo Local de Galáxias. Nossa galáxia se move em relação aos outras no grupo local: estamos viajando em direção à galáxia de Andrômeda a cerca de 300.000 km/h. Enquanto levaria apenas algumas centenas de milhares de anos para alcançar nossos vizinhos galácticos mais próximos à velocidade da luz, para a maioria das galáxias exigiria tempos de viagem de milhões de anos. Para as mais distantes levariam bilhões de anos para chegar. A galáxia via láctea gira, carregando o nosso sol em torno do seu centro uma vez a cada 230 milhões de anos, a uma velocidade de 800.000 km/h. No sistema solar, a Terra está a três planetas do Sol. Levaria mais de oito minutos para viajar para o Sol à velocidade da luz. O sistema solar também se move em relação às estrelas próximas, normalmente a 70.000 km/h. A Terra orbita o sol uma vez por ano, movendo-se a mais de 100.000 km/h. A Terra gira em torno do seu eixo uma vez por dia, transportando pessoas na maior parte do mundo em torno do eixo a mais de 1000 km/h. Do espaço, a Terra parece azul devido às vastas extensões de água da superfície. Nuvens brancas cercam o planeta.

Figura 7: O universo está repleto de estrutura em todas as escalas. Mas, como a Terra pode-se comparar numa Escala Celestial? Apresentamos aqui a ideia do enorme universo em que estamos vivendo.

A NOSSA VISÃO DO UNIVERSO: Nós olhamos para o universo de dentro de uma camada de estrelas que forma o disco da nossa galáxia. Vemos a maior densidade de estrelas quando olhamos ao longo do plano desse disco - nessa direção, a galáxia se estende por dezenas de milhares de anos-luz. No céu noturno, vemos essa faixa densa como a Via Láctea. Para ambos os lados da Via Láctea, estamos olhando através do disco, mas desta vez perpendicular ao seu plano e vemos muito menos estrelas. Combinando imagens de satélite do céu em todas as direções, podemos capturar uma imagem geral de como o universo se parece dentro de nossa galáxia. A Fig. 8 mostra a nossa galaxia Vía Láctea em varias frequências e energias: de as partes mais energéticas do espectro eletromagnético (radiação gama), até as menos energéticas, como o rádio. Cada imagem mostra o céu inteiro na projeção de Aitoff, alinhada de modo que o plano galáctico corra horizontalmente pelo centro; o centro galáctico é em direção ao centro de cada um. Toda a esfera celeste é mapeada nessas imagens de forma oval.

Figura 8: A Via Láctea, em coordenadas galácticas, como vista em diferentes comprimentos de onda do espectro eletromagnético.

O UNIVERSO LOCAL: Desde o começo da Era Espacial, o conhecimento sobre nossos vizinhos no espaço, os planetas, cresceu rapidamente. Em uma notável viagem de descoberta de 12 anos, as sondas Voyager visitaram todos os quatro planetas gigantes - Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Em 1990, a Voyager 1 voltou a olhar para fora do sistema solar e tirou um retrato de família de seis dos planetas. Possui quadros individuais de seis planetas e um fundo parcial indicando suas posições relativas. A imagem é um mosaico de 60 quadros individuais. Os planetas aparecem como pouco mais que pequenas partículas perdidas na vastidão do espaço (figura embaixo). Também, através dos telescópios mais poderosos, os astrônomos podem ver galáxias em todas as direções. A figura acima mostra um gráfico das posições de cerca de dois milhões de galáxias em uma região do espaço, e também uma simulação computacional do modelo lambda-CDM (modelo cosmológico com materia energia obscura), mostrando um excelente ajuste. Um estudo cuidadoso mostra que as galáxias estão dispostas em aglomerados e superaglomerados, que formam folhas e fitas interconectadas em torno de vastos espaços vazios, ou vacuolas - a estrutura em larga escala do cosmos.

Figura 9: Acima - A distribuição de galáxias observada pelo Sloan Digital Sky Survey (SDSS) e à prevista pela Simulação Bolshoi. Embaixo: O Retrato de Família, ou às vezes Retrato dos Planetas, é uma imagem do Sistema Solar adquirido pela Voyager 1 em 14 de fevereiro de 1990, a uma distância de aproximadamente 6 bilhões de quilômetros da Terra.