Dicas para aspirantes a cientistas

Por Steven Weinberg

Steven Weinberg (1933-2021) foi um físico americano que colaborou com o físico paquistanês Abdus Salam para unificar as interações eletromagnéticas e fracas em 1967. Ele dividiu o Prêmio Nobel de Física pelo mesmo trabalho anos mais tarde.

Weinberg não era apenas renomado como cientista, mas também por sua franqueza e elegantes escritos além da ciência. Portanto, ele fez importantes contribuições para a história e a política. A seguir estão seus quatro conselhos para aspirantes a cientistas.

1. VOCÊ NÃO TEM QUE SABER TUDO: A primeira lição de ouro de Weinberg é a especialização. Ele compartilhou em um artigo para a revista Nature em 2003: "Quando recebi meu diploma de graduação, a física ainda me parecia um oceano vasto e inexplorado. Como poderia começar minha própria pesquisa sem saber tudo o que já havia sido feito?" Weinberg lembrou. Muitas vezes, os alunos ficam tão oprimidos ou mesmo entusiasmados com essa vastidão que não conseguem seguir em frente. Weinberg aconselha: "Você não precisa saber tudo... eu também não sabia quando fiz meu doutorado."

2. APONTAR PARA ÁGUAS AGITADAS: Quando Weinberg era professor, um aluno lhe disse que escolheria a relatividade geral em vez da área em que Weinberg trabalhava: física de partículas. Obviamente, o professor Weinberg ficou desapontado. Ao ser questionado sobre sua escolha, o aluno respondeu: "Os princípios da relatividade geral são bem conhecidos, enquanto a física de partículas é uma bagunça incoerente." Weinberg brincou: "Isso torna a física de partículas ainda mais valiosa, pois é onde o trabalho criativo ainda pode ser feito." Portanto, segundo o professor Steven Weinberg, é muito melhor mirar em águas agitadas, especialmente enquanto você é capaz de nadar naquele vasto e desconhecido oceano. Pois, quem sabe o que pode estar lá fora?

3. PERDOE-SE POR PERDER TEMPO: Este é um dos conselhos mais belos de Weinberg: Perdoe-se por suas falhas. Perdoe-se por perder tempo com problemas errados. O que quer que possa dar errado, vai dar errado, mas sempre haverá uma fresta de esperança no final. Weinberg cita um exemplo histórico: Quando os cientistas estavam tentando provar a existência do Éter, eles não sabiam que estavam trabalhando no problema errado. No entanto, isso acabou ajudando Albert Einstein, em 1905, a descobrir o problema certo em que trabalhar. Weinberg acrescenta: "Você nunca terá certeza sobre quais são os problemas certos na maior parte do tempo que passa no laboratório ou em sua mesa. Mas, se você quiser ser criativo, terá que se acostumar a perder tempo."

4. HISTÓRIA DA CIÊNCIA: Dica final para aspirantes a cientistas, segundo Weinberg: estude a história da ciência, pois isso fará com que seu trabalho pareça mais valioso para você. Embora um trabalho em ciência possa não render resultados imediatos, perceber que você poderia fazer parte da história é um sentimento maravilhoso. À medida que você aprender sobre sua rica história, observará como, repetidas vezes — de Galileu a Newton, e de Darwin a Einstein — a ciência enfraqueceu o domínio do dogmatismo religioso, acrescenta Weinberg.

Em uma entrevista, quando questionado sobre sua crença em Deus, Weinberg respondeu: "Se por Deus você entende uma personalidade que se preocupa com os seres humanos, que criou tudo isso por amor aos seres humanos, que nos observa e intervém, então eu teria que perguntar em primeiro lugar: como você sabe? O que o faz pensar assim?"

Você quer ser um astrônomo?

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

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

SENDO UM ASTRÔNOMO - Há alguns anos, o astrofísico Duncan Forbes escreveu um artigo sobre os desafios e oportunidades que os astrofísicos enfrentam. Hoje, essas conclusões ainda são relevantes, e vamos citar algumas delas. Em muitos aspectos, os astrônomos profissionais são bastante afortunados. Eles têm a oportunidade de seguir sua paixão (que muitas pessoas compartilham) e são remunerados para isso. Algumas das razões dadas por estudantes de doutorado para se tornarem astrônomos incluem: a profissão é divertida e emocionante, oferece excelentes oportunidades de viagem, é considerada um trabalho "legal" e permite fazer descobertas significativas. Universidades, observatórios, organizações governamentais e indústrias contratam astrônomos que, ao contrário do que muitos pensam, não passam todas as horas acordados em um telescópio. Na verdade, grande parte do tempo é dedicada ao ensino, gerenciamento de projetos, prestação de serviços de suporte e tarefas administrativas. Um astrônomo típico pode passar apenas uma ou duas semanas por ano em observações diretas (ou alguns meses realizando simulações numéricas detalhadas), seguido por meses de análise de dados e redação de artigos. Se você está considerando uma carreira em astronomia, esteja ciente de que é um campo extremamente competitivo! Há muitas pessoas inteligentes e dedicadas disputando um número limitado de vagas. Dentro do amplo campo da "astronomia", existem muitas áreas (e subáreas) de pesquisa, e se você escolher uma com poucos pesquisadores, as conferências que você frequentar terão a atmosfera de um encontro familiar. Então, como se juntar à 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 essenciais para iniciar no mundo da astronomia são: ter uma graduação em astronomia, física ou ciências afins e uma pós-graduação em astronomia ou astrofísica. Lembre-se de que o astrônomo é o profissional que pesquisa o universo e todos os elementos que o constituem, como planetas, estrelas, galáxias, cometas, entre outros. Ele estuda suas propriedades físicas, sua formação, evolução e composição química. O astrônomo possui amplo conhecimento em Física e é especialista em fenômenos espaciais. Grande parte de seu trabalho está associada à observação dos astros por meio de telescópios e outros observatórios. Ele analisa imagens capturadas por satélites, desenvolve teorias, realiza observações e estudos sobre a dinâmica dos corpos celestes, incluindo seu tamanho e movimentos. Além disso, o astrônomo investiga a estrutura dos astros, analisa sua massa, características físicas e a composição química de sua superfície, e mede o campo magnético dos corpos celestes utilizando modelos físico-matemáticos para explicar fenômenos do universo. Quem deseja seguir a carreira de astrônomo deve apreciar ciências exatas e ter curiosidade sobre o funcionamento do universo. O curso de Astronomia, do tipo bacharelado, tem duração média de quatro anos. Durante a graduação, o estudante terá muitas disciplinas nas áreas de Matemática e Física, além de cursos como Astrofísica, Cosmologia, Planetas e Sistemas Planetários, Análise de Dados em Astronomia, entre outros. Ao final do curso, o aluno deve elaborar um Trabalho de Conclusão de Curso (TCC). Existem oportunidades de emprego para profissionais de Astronomia em empresas de telecomunicação, como controladores de satélites, e em planetários, universidades, observatórios, museus de ciências, escolas de educação básica e fundações de amparo à pesquisa, entre outros.

DEPOIS, PEGUE UM TÍTULO DE DOUTORADO! - Todos os astrônomos profissionais possuem um doutorado em astronomia ou em um campo relacionado. Os atributos de um bom aluno de doutorado incluem paixão pela pesquisa, alto nível de motivação, organização e boas habilidades de comunicação verbal e escrita. Como estudante, você provavelmente trabalhará mais de 50 horas por semana, por isso é crucial trabalhar com eficiência. O mantra "trabalhe de maneira mais inteligente, não mais difícil" se aplica especialmente à medida que os volumes de dados de pesquisa continuam a crescer exponencialmente. Escolha seu orientador de doutorado com cuidado, pois ele será seu guia e mentor nos próximos anos. Alguns orientadores podem ser exigentes, o que geralmente se deve a dois fatores: a reputação de pesquisa deles também está em jogo e eles desejam prepará-lo para o "mundo real" da pesquisa independente. Há também aqueles orientadores que são exigentes por natureza... tenha cuidado! Durante seu doutorado, é fundamental escrever e publicar artigos. Também é recomendável que você compreenda o "quadro geral" de sua área, dedicando cerca de 10% de seu tempo semanal a participar de seminários e a discutir com colegas de fora de seu campo específico. O networking também é crucial para sua carreira futura, então aproveite para aperfeiçoar essas habilidades durante o doutorado. Além disso, ofereça palestras sobre sua pesquisa. Ser capaz de apresentar seu trabalho de forma eficaz é vital para suas perspectivas de carreira, então busque bastante prática nesse aspecto.

TORNANDO-SE UM PÓS-DOC! - Em algum momento no final do seu doutorado, chegará a hora de se candidatar a uma posição de pesquisa pós-doutoral. Os pós-doutorados podem ser categorizados em posições "nomeadas" e "não-nomeadas". As posições nomeadas (como as oferecidas pela NASA, ESA, etc.) geralmente permitem explorar sua própria direção de pesquisa, contam com um orçamento de pesquisa razoavelmente generoso e oferecem um salário decente. Por serem prestigiadas, estas posições são altamente competitivas. As posições não-nomeadas geralmente são vinculadas a astrônomos individuais ou departamentos universitários que obtiveram financiamento para a posição por meio de uma bolsa de pesquisa, e o tópico de pesquisa provavelmente será pré-determinado. Em ambos os casos, você pode ser convidado a integrar uma grande equipe de pesquisa. Fazer parte de um grande grupo pode permitir que você aborde questões científicas significativas e colabore com figuras proeminentes em seu campo. No entanto, isso também pode dificultar que pessoas de fora do grupo avaliem sua contribuição individual ao projeto.

A boa notícia!: Embora a maioria dos países produza um número de doutorados em astronomia que excede a demanda de seu mercado de trabalho, o número de posições de pós-doutorado disponíveis globalmente tende a corresponder aproximadamente à necessidade por esses cargos. Portanto, de maneira geral, se você desejar, é provável que exista uma posição de pós-doutorado em astronomia disponível para você. O período de pós-doutorado é crucial para demonstrar seu valor por meio da qualidade e quantidade de suas publicações. Uma carreira de pesquisa típica inclui de dois a três pós-doutorados, cada um com duração de dois a três anos. O passo seguinte geralmente é concorrer a uma posição de professor universitário.

Agora a má notícia!: Conseguir um emprego permanente em astronomia é desafiador. Não é raro que uma universidade de ponta receba mais de 100 candidaturas para uma única vaga. Também é crucial lembrar que a popularidade dos subcampos dentro da astronomia e, consequentemente, o número de vagas relacionadas disponíveis, varia ao longo do tempo.

ESCALADA NA PROFISSÃO - Se você deseja ascender na hierarquia acadêmica, precisará evoluir de aluno de doutorado (similar a um aprendiz) para um líder ou gestor de pesquisa. Você se encontrará contribuindo de forma menos intensa, mas em um número maior de artigos. Adquirirá uma compreensão melhor do panorama geral, embora possivelmente às custas dos detalhes técnicos. A escolha acertada dos colaboradores é um aspecto crucial para o sucesso contínuo de sua pesquisa. Você também enfrentará uma crescente diversidade de tarefas, incluindo ensino, serviço comunitário, administração, gestão de pessoal e finanças, além de continuar com sua própria pesquisa e a possivel orientação de alunos. O primeiro passo nessa transição é deixar o mundo do pós-doutorado e garantir uma posição permanente.

PUBLICAÇÕES: QUANTIDADE E QUALIDADE - Uma vez conquistada a cobiçada posição permanente, sua rotina será centrada no ensino, na pesquisa e na publicação dos resultados de sua pesquisa. Por que publicamos? Como cientistas, temos a necessidade de comunicar os resultados de nossos estudos; um artigo publicado é nosso "produto" e, quer gostemos ou não, esses documentos são um indicativo da nossa produtividade. Não publicar seus resultados pode levar a uma carreira astronômica surpreendentemente curta.

RESUMINDO - Os três passos cruciais para o sucesso na carreira em astronomia são: 1) Pesquise. 2) Publique. 3) Divulgue. Repita esses passos várias vezes ao ano e você terá grandes chances de uma longa carreira na astronomia profissional. No processo, se você fizer descobertas significativas e ganhar reconhecimento, será ainda melhor. Não se esqueça de fazer contatos, mantenha sempre uma visão ampla do cenário geral e, acima de tudo, divirta-se.

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Astronomia vs Astrologia

A ciência contra a pseudociência

Astronomia e Astrologia partilhavam uma origem comum. Hoje, as diferenças entre esses dois ramos estão claramente estabelecidas.

Primeiramente, é essencial esclarecer a diferença entre Astronomia e Astrologia, pois, mesmo hoje, muitas pessoas ainda confundem esses termos. Embora originalmente fossem a mesma disciplina, a Astronomia e a Astrologia seguiram caminhos distintos há muitos séculos. Como nota histórica, o renomado astrônomo alemão Johannes Kepler (1571-1630) é considerado o último grande astrólogo e o primeiro astrofísico.

ASTRONOMIA: A Astronomia é a ciência que estuda o universo como um todo, analisando as posições, movimentos, estruturas e evolução dos corpos celestes. Utiliza o Método Científico baseando-se principalmente nas informações recebidas na forma de radiação eletromagnética (luz visível, infravermelho, ondas de rádio, raios X, etc.), astropartículas (raios cósmicos, neutrinos, etc.) e ondas gravitacionais (resultantes da fusão de estrelas compactas). A astronomia se divide em dois ramos principais: a astronomia observacional e a astrofísica. A astronomia observacional foca no estudo das posições e movimentos dos corpos celestes e na observação de fenômenos astronômicos em toda a gama de energia do espectro eletromagnético, utilizando telescópios e observatórios astronômicos sofisticados. Por outro lado, a astrofísica dedica-se ao estudo da origem e evolução dos planetas, estrelas, galáxias e do universo como um todo, por meio de aproximações teóricas e simulações numéricas. Atualmente, a astronomia moderna é essencialmente um amálgama dessas duas categorias, de modo que os termos "astronomia" e "astrofísica" são frequentemente usados indistintamente.

ASTROLOGIA: A astrologia é uma disciplina que tenta prever eventos da vida humana com base nas posições das estrelas e outros corpos celestes no céu. É considerada uma prática pseudocientífica, pois se baseia em crenças que estabelecem uma relação entre os eventos terrestres e as posições astronômicas sem fundamentação empírica rigorosa. Portanto, diferentemente dos cientistas que utilizam o método científico para obter suas conclusões, os astrólogos utilizam interpretações simbólicas dos astros, o que os aproxima mais das figuras de adivinhos.

Em resumo, a astrologia não emprega o método científico e, por isso, não pode ser considerada uma ciência. Em contraste, a astronomia fundamenta-se no uso do método científico, envolvendo a observação e a verificação de hipóteses. Essa é a diferença fundamental entre astronomia e astrologia. Assim, a partir do século XV, a astronomia evoluiu para uma ciência dedicada ao estudo do universo, enquanto a astrologia continuou a ser praticada como um método de adivinhação.

É claro que os membros do grupo ASTROFURG são dedicados à astronomia e não endossam a 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

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

O universo compreende tudo o que existe, abrangendo o passado, o presente e o futuro. Constitui-se da vastidão do espaço, repleto de incontáveis galáxias, que por sua vez são formadas por estrelas, gases e poeira, e permeadas por luz e outras formas de radiação. Ao observarmos a escuridão do céu noturno, estamos, de fato, sondando as profundezas insondáveis do universo. Mesmo que as estrelas que enxergamos estejam a trilhões de quilômetros de distância, elas são relativamente próximas em termos cósmicos, dada a imensidão inimaginável do universo. A Figura 2, conhecida como Universo Budassi, apresenta uma concepção em escala logarítmica do universo observável, com o Sistema Solar no centro. Ao redor do Sistema Solar, estão dispostos os planetas internos e externos, o cinturão de Kuiper, a nuvem de Oort, a estrela Alfa Centauri, o braço de Perseus, a Via Láctea, a galáxia de Andrômeda, outras galáxias próximas, a teia cósmica, a radiação cósmica de microondas e o plasma invisível resultante do Big Bang, nas extremidades mais distantes. Os seres humanos têm sido fascinados pelo céu estrelado desde os tempos antigos, estudando-o sistematicamente há pelo menos 5.000 anos. Apesar de a astronomia ser possivelmente a ciência mais antiga, ela tem evoluído continuamente ao longo de sua história. Vamos explorar esse vasto e belo universo...

A NAVE ESPACIAL TERRA: Os astronautas da Apollo 8 foram as primeiras pessoas a observar nosso planeta como um corpo isolado no vasto universo, durante sua jornada à Lua em 1968. Antes deles, outros astronautas permaneceram muito próximos da Terra para conseguir ver o planeta inteiro. A Figura 3 apresenta uma imagem de nosso planeta, retratado como a nave espacial Terra, um deslumbrante mundo azul pontilhado de nuvens, que é o único lugar conhecido que abriga vida. Esta visão é de profunda importância para nós, habitantes da Terra, embora seja completamente insignificante em escala universal. Aqui começa a nossa aventura cósmica, que nos incita a refletir sobre nossas origens, a natureza da vida que ganha consciência e se questiona: quem somos nós? De onde viemos? Qual é o nosso futuro?

ASTRONOMIA ANTIGA: A astronomia é a mais antiga das ciências naturais, datando da antiguidade, com suas origens nas crenças e práticas religiosas, mitológicas, cosmológicas, calendáricas e astrológicas da pré-história. Em diversas culturas, os dados astronômicos eram utilizados para prognósticos astrológicos. Os astrônomos da antiguidade conseguiram distinguir entre estrelas e planetas, observando que as estrelas permanecem relativamente fixas ao longo dos séculos, enquanto os planetas se movem de forma significativa em períodos de tempo comparativamente curtos. Os antigos britânicos, por exemplo, estavam familiarizados com os movimentos regulares do Sol, da Lua e das estrelas, e por volta de 2600 a.C., eles completaram Stonehenge. Este monumento consiste em círculos de enormes megálitos e pedras eretas menores, com alinhamentos que marcavam posições críticas do Sol e da Lua durante o ano. Outros monumentos antigos ao redor do mundo, como na China, Índia, Egito e Mesoamérica, também possuem alinhamentos astronômicos. Grandes edifícios-observatórios foram construídos para estudar os céus e sua possível influência sobre os assuntos terrestres. A Figura 2 mostra a arquitetura de Stonehenge e a pirâmide de Chichen Itzá, que, além de servirem como observatórios astronômicos, também eram usados como locais de culto.

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, consolidou o conceito antigo do universo por volta de 150 d.C. O universo ptolemaico colocava a Terra no centro, com o Sol, a Lua e os planetas orbitando ao seu redor, dentro de uma esfera de estrelas fixas. Esse modelo celestial oferecia uma explicação simples para as posições e movimentos dos corpos celestes, embora estivesse fundamentalmente equivocado. Por mais de 1500 anos, essa visão foi amplamente aceita, influenciada principalmente pelo poder da Igreja Cristã, até ser desafiada durante a Revolução Copernicana.

O MUNDO EM MOVIMENTO: Em 1543, a astronomia foi revolucionada por Nicolau Copérnico, que propôs a ideia de um universo centrado no Sol, retomando uma noção que o astrônomo grego Aristarco havia sugerido em 230 a.C. No modelo copernicano, a Terra e os outros planetas orbitam ao redor do Sol em trajetórias circulares. No entanto, os astrônomos enfrentaram dificuldades para alinhar os movimentos observados dos planetas com essa teoria. Foi então que o alemão Johannes Kepler descobriu que os planetas orbitam o Sol não em círculos, mas em elipses, formulando assim a primeira das suas leis do movimento planetário. As leis de Kepler descreviam com precisão o movimento dos planetas e ele comparou o que chamou de "máquina celestial" a um relógio, aproximando-se da compreensão da força subjacente ao movimento dos planetas, que ele acreditava ser magnética, emanando do Sol. Em 1687, Isaac Newton elucidou por que os planetas orbitam da forma como o fazem, demonstrando que a gravidade, e não o magnetismo, é a força fundamental que mantém o universo unido. A Figura 3 mostra Kepler e suas leis do movimento planetário.

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

ESTRELAS E GALAXIAS: Os primeiros astrônomos concebiam as estrelas como pontos fixos no interior de uma vasta esfera celeste que circundava a Terra. No final do século XVIII, os astrônomos começaram a desvendar a verdadeira natureza de nossa galáxia. Ao mapear a distribuição das estrelas, William Herschel demonstrou que nossa galáxia tinha a forma de uma lente (ela é, na verdade, uma espiral com um bojo central). A existência de outras galáxias além da Via Láctea só foi confirmada em 1923, quando Edwin Hubble determinou que a "nebulosa" de Andrômeda estava situada muito além de nosso sistema estelar. Hubble também descobriu que as galáxias possuem movimentos próprios e que elas estão se afastando de nós, revelando assim a expansão do universo, um universo tão imenso que era até então inimaginável. A Figura 4 ilustra a galáxia de Andrômeda, muito semelhante à nossa Via Láctea, repleta de nuvens de gás e poeira, além de milhões de estrelas e planetas.

TUDO É RELATIVO: No início do século XX, um jovem físico alemão chamado Albert Einstein revolucionou nossa compreensão do espaço e do universo. Ele apresentou suas teorias da relatividade — a teoria especial em 1905 e a teoria geral dez anos depois. Uma das ideias centrais dessas teorias é que nada pode se mover mais rápido do que a velocidade da luz e que energia e massa são equivalentes, podendo ser convertidas uma na outra. Além disso, Einstein propôs que o espaço tridimensional e o tempo não são entidades separadas, mas inter-relacionados, formando o que chamamos de espaço-tempo. Hoje, a teoria do Big Bang, nossa melhor explicação para a origem do Universo, baseia-se na relatividade geral de Einstein, que é uma teoria da gravidade. Até agora, essa teoria tem explicado com sucesso a maioria dos fenômenos astrofísicos nos quais é aplicável. A Figura 5 ilustra detalhadamente a jornada de Einstein para desenvolver a Relatividade Geral, incluindo suas equações e consequências científicas.

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

Como nos encaixamos no Universo?

Exploradores del cosmos

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

Para nós, terráqueos, nosso planeta parece ser o centro de tudo, e não muito tempo atrás, acreditava-se que a Terra era o centro do universo. No entanto, essa ideia está longe da verdade — em termos universais, a Terra não é nada especial. Ela é apenas um pequeno fragmento de rocha orbitando uma estrela comum dentro de uma galáxia ordinária, situada em um canto modesto do cosmos. O tamanho exato do universo é desconhecido, mas os astrônomos atualmente conseguem detectar objetos tão distantes que a luz emitida por eles tem viajado em nossa direção por cerca de 13 bilhões de anos. Isso coloca tais objetos a uma distância de aproximadamente 123 sextilhões de quilômetros — uma distância que transcende nossa capacidade de compreensão.

PEQUENO COSMOS: Nos tempos medievais, antes das grandes viagens de descoberta e exploração que começaram no século XV, muitas pessoas acreditavam que a Terra constituía o universo inteiro. Era comum a adesão à ideia de uma Terra plana, onde viajar muito longe significava o risco de cair na borda do mundo. A Figura 6 apresenta um mapa medieval criado por Henricus Hondius em Amsterdã, em 1630. Este mapa foi colorido à mão e é intitulado "Nova Totius Terrarum Orbis Geographica ac Hydrographica Tabula".

ESCALA DO UNIVERSO: Nossa insignificância no universo é evidenciada nessa sequência de imagens, que vai da vida na escala humana à vastidão insondável do espaço intergaláctico. Uma maneira de compreender a escala do universo é considerar quanto tempo levaria para viajar de um lugar para outro à velocidade da luz, que é de 300.000 km/s. Os astrônomos frequentemente utilizam o ano-luz, que equivale a 9,5 trilhões de quilômetros, como medida de distâncias cósmicas. Por exemplo, a luz do Sol leva cerca de 8 minutos para chegar à Terra. A Figura 7 ilustra o universo em toda sua extensão, das maiores estruturas do universo observável até estruturas menores como nosso planeta. No limite do universo observável, observa-se que quanto mais distante um objeto está, mais rápido ele se afasta de nós; as galáxias mais distantes estão se afastando a velocidades próximas à da luz. Nessas distâncias, podem ser visualizadas estruturas complexas onde galáxias são formadas. Superaglomerados de galáxias existem dentro deste vasto cosmos. Uma dessas estruturas, chamada de superaglomerado local, contém o nosso próprio Grupo Local de Galáxias. Nossa galáxia, a Via Láctea, move-se em relação às outras no grupo local, viajando em direção à galáxia de Andrômeda a aproximadamente 300.000 km/h. Enquanto levaria apenas algumas centenas de milhares de anos para alcançar nossos vizinhos galácticos mais próximos à velocidade da luz, chegar à maioria das galáxias exigiria milhões de anos, e às mais distantes, bilhões de anos. A Via Láctea gira, carregando nosso Sol ao redor de seu centro uma vez a cada 230 milhões de anos, a uma velocidade de 800.000 km/h. No sistema solar, a Terra está posicionada a três planetas do Sol, e levaria mais de oito minutos para viajar até o Sol à velocidade da luz. O sistema solar também se move em relação às estrelas próximas, tipicamente a 70.000 km/h. A Terra orbita o sol uma vez por ano, movendo-se a mais de 100.000 km/h. Além disso, a Terra gira em torno de seu eixo uma vez por dia, transportando pessoas na maior parte do mundo ao redor do eixo a mais de 1.000 km/h. Vista do espaço, a Terra aparece azul devido às vastas extensões de água em sua superfície, com nuvens brancas envolvendo o planeta.

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: Observamos o universo a partir de uma camada de estrelas que forma o disco da nossa galáxia. A densidade mais alta de estrelas é vista quando olhamos ao longo do plano deste disco, direção na qual a galáxia se estende por dezenas de milhares de anos-luz. No céu noturno, essa faixa densa é visível como a Via Láctea. Para ambos os lados da Via Láctea, quando olhamos através do disco perpendicularmente ao seu plano, vemos muitas menos estrelas. Através da combinação de imagens de satélite obtidas de todas as direções, conseguimos capturar uma visão geral de como o universo parece dentro de nossa galáxia. A Figura 8 apresenta nossa galáxia, a Via Láctea, em várias frequências e energias: das partes mais energéticas do espectro eletromagnético (radiação gama) até as menos energéticas, como as ondas de 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 direcionado ao centro de cada imagem. Todas as imagens mapeiam a esfera celeste em forma oval, proporcionando uma compreensão abrangente da distribuição e da energia das estrelas em nossa galáxia.

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

O UNIVERSO LOCAL: Desde o início da Era Espacial, nosso conhecimento sobre os planetas vizinhos no espaço cresceu exponencialmente. Em uma impressionante jornada de descoberta que durou 12 anos, as sondas Voyager visitaram os quatro gigantes gasosos do nosso sistema solar - Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Em 1990, a Voyager 1 olhou para trás, para fora do sistema solar, e capturou um "retrato de família" que inclui seis dos planetas. Esta imagem consiste em um mosaico de 60 quadros individuais, com cada planeta aparecendo como pouco mais que pequenas manchas, evidenciando a imensa vastidão do espaço. Além disso, com o auxílio dos telescópios mais poderosos, os astrônomos conseguem observar galáxias em todas as direções. Uma das figuras mostra um gráfico das posições de cerca de dois milhões de galáxias em uma região específica do espaço, juntamente com uma simulação computacional baseada no modelo cosmológico Lambda-CDM, que inclui matéria escura e energia escura, demonstrando um excelente ajuste com as observações. Um exame detalhado revela que as galáxias não estão distribuídas aleatoriamente, mas sim organizadas em aglomerados e superaglomerados que formam estruturas semelhantes a folhas e fitas interconectadas ao redor de grandes vazios, conhecidos como vacuolas. Essas configurações compõem a estrutura em larga escala do universo.

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.