Copérnico&Galileo

2011-07-11T13:42:00.000-07:00

Breviário do pensamento cosmológico – o Princípio da Incerteza de Heisenberg[1]

Para prever a posição e a velocidade futuras de uma partícula é necessário poder medir, com precisão, a sua posição e velocidade actuais. O processo para conseguir este resultado consiste em fazer incidir luz na partícula. Algumas das ondas luminosas serão dispersas pela partícula, o que indicará a sua posição. Mas não conseguiremos determinar a posição da partícula com maior rigor do que a distância entre cristas consecutivas de ondas luminosas; de modo que é necessário utilizar luz de onda curta para medir com precisão a posição da partícula. Segundo a Teoria Quântica de Planck[2], não pode utilizar-se uma quantidade arbitrariamente pequena de luz; tem que utilizar-se pelo menos um quantum. E este quantum vai perturbar a partícula e modificar a sua velocidade de um modo que não pode ser previsto. Além disso, quanto maior for a precisão com que se mede a posição, menor será o comprimento de onda necessário e daí maior a energia que um único quantum deve ter.

A velocidade da partícula será perturbada: quanto mais rigorosamente tentarmos medir a posição da partícula, menos precisa será a sua velocidade e vice-versa[3].

Heisenberg demonstrou que a incerteza quanto à posição da partícula, a multiplicar pela incerteza quanto à sua velocidade e a multiplicar pela massa da partícula, nunca pode ser menor do que uma certa quantidade, conhecida por Constante de Planck[4].

O Princípio da Incerteza marcou o fim da Teoria do Determinismo Científico de Laplace – de um modelo de Universo completamente determinista. É impossível prever acontecimentos futuros com exactidão, dado que não é possível medir com precisão o estado actual do Universo!

Einstein protestou contra esta ideia, apesar do papel importante que desempenhou no seu desenvolvimento. Os seus sentimentos sobre um Universo governado pelo acaso estão resumidos na famosa frase: «Deus não joga aos dados».

Copérnico & Galileo

[1] Werner Karl Heisenberg – Físico alemão (1901-1976), Prémio Nobel da Física em 1932, pela formulação da Mecânica Quântica.

[2] Teoria Quântica de Planck – Conceito de que a luz (ou quaisquer outras ondas electromagnéticas) pode ser emitida ou absorvida somente em unidades discretas, chamadas quanta, cuja energia é proporcional à frequência.

[3] Princípio da Incerteza de Heisenberg – Àcerca de uma partícula, quanto mais precisa for a determinação da sua posição, menos exacta será a medição da sua velocidade e vice-versa.

[4] Constante de Planck – número imutável que liga o comprimento de onda (propriedade ondulatória) à energia (propriedade corpuscular) das partículas.

2011-07-10T15:06:00.000-07:00

Breviário do pensamento cosmológico – “os pacotes de energia”

E = hv Quantum de energia de um fotão

h = constante de Planck

v = frequência de radiação

O início do séc. XX foi uma época de extraordinário progresso para a Ciência, especialmente para a Física do muito..., muito pequeno – a Física das partículas – que equacionou questões chave que dominam hoje a Cosmologia[1] e a Cosmogonia[2].

A aceitação universal da teoria Newtoniana (Teoria da Gravitação), tinha levado o cientista francês Laplace (início do séc. XIX), a formular que o Universo era todo ele determinado. Laplace sugeria que existiam um conjunto de leis científicas que permitiam prever tudo o que viesse a acontecer no Universo, sendo apenas necessário termos conhecimento da caracterização completa do seu estado num dado momento. Era como se o conhecimento da posição do Sol e dos planetas em determinado momento, nos permitisse, futuramente, conhecer outros estados do sistema solar. A doutrina do determinismo cientifico foi aceite até aos primeiros dias do séc. XX. Um dos primeiros indícios de que o determinismo tinha os dias contados, foi dado pelas conclusões dos cientistas britânicos Lorg Rayleigh e Sir James Jeans, sobre a radiação emitida por corpos quentes, como por exemplo uma estrela: esta devia radiar quantidades ilimitadas de energia. Segundo o que se pensava, um corpo quente devia emitir ondas electromagnéticas em quantidades iguais em todas as frequências; e como o número de ondas por segundo não tem limite, deduzia-se que a energia total radiada seria ifinita, o que não era fisicamente correcto.

Foi quando o cientista alemão Max Planck[3] sugeriu que a luz, os raios X e as outras ondas electromagnéticas não podiam ser emitidas em quantidades arbitrárias, mas apenas em certas quantidades pequenas, a que chamou quantum[4]. Cada quantum teria uma quantidade de energia que seria tanto maior, quanto mais alta fosse a frequência das ondas. Assim, a uma frequência suficientemente alta, a emissão de um único quantum necessitava de mais energia do que a que se encontrava disponível; o que implicava que a radiação a altas frequências seria reduzida e a potência de emissão seria finita.

A hipótese dos quanta explicava muito bem a emissão de radiação por corpos quentes.

Einstein demonstrou que a hipótese quântica de Planck explicava o chamado efeito fotoeléctrico: o modo como alguns metais libertavam electrões ao ser iluminados – a energia quântica absorvida pelo metal, desloca os electrões periféricos do átomo, sendo então emitidos. Este efeito é a base dos modernos detectores de luz e aparelhos de televisão (foi por este trabalho que Einstein recebeu o Prémio Nobel da Física, em 1921).

Em 1906, Einstein interpretou os quanta como partículas de luz. Chamou-lhes fotões.

Mas as implicações da teoria quântica no determinismo só foram compreendidas em 1926, quando outro cientista alemão, Werner Heisenberg, formulou o seu famoso Princípio da Incerteza...

Copérnico & Galileo

[1]Cosmologia-(Gr. Kosmología, tratado das leis finais que regem o Universo), s. f. Ciência que estuda o Universo como um todo, incluindo a sua origem, a sua evolução e teorias do seu desenvolvimento futuro; -(Astr.) parte da Astronomia que se dedica ao estudo das características físicas globais do Universo.

[2]Cosmogonia (Gr. Kósmos, universo + goné, nascimento), s. f. designação das várias teorias que têm por objectivo explicar a formação do mundo.

[3]Max Planck – físico alemão (1889-1928), Prémio Nobel da Física em 1918 pela sua formulação da Teoria Quântica.

[4]Quantum – definição baseada na constatação de que todas as formas de energia são libertadas ou absorvidas em unidades discretas ou blocos, chamados quanta (plural de quantum, lat. quantidade)

Água mole em pedra dura

2011-04-21T14:20:00.000-07:00

É uma antiga extracção de granito, algures nos arredores da cidade; nas cavidades, já perfeitamente delineadas, eram colocados entalhes de madeira, depois preenchidos com água; na foto inferior é perceptível um corte anterior na rocha, e in loco observam-se os veios onde madeira e água trabalharam.

Um exemplo de perseverança e determinação que tanto faltam por estes dias...

2010-10-09T12:40:00.000-07:00

Se o mundo não acabar em 2012, segundo reza a profecia da civilização Maia, já temos outra data marcada para o nosso fim!

Foi notícia um possível encontro do nosso planeta com um asteróide gigante – 2002NT7 – que anda a semear o pânico neste cantinho sossegado da Galáxia, questionando alguns a hipótese do monstro celeste se estatelar em cima da nossa Terra e provocar uma catástrofe a nível global, pondo em risco a continuação da vida por estas bandas.

Pensamos que os cientistas da NASA quiseram testar os nervos da humanidade, quando anunciaram que a colisão poderia estar marcada para o muito próximo ano de 2019, um tempo que passará num abrir e fechar de olhos – um instante, à escala universal.

E tem que se ter em conta que a aproximação de um asteróide nem sempre pode ser antecipada atempadamente. Foi o caso, ainda recente, de uma rocha da dimensão de um campo de futebol, que nos passou uma tangente a menos de um terço da distância Terra – Lua, porque a sua aproximação se fez contra a luz do Sol, sendo detectado apenas quando já se afastava da Terra.

O 2002NT7 tem uma dimensão de 2,6 km, uma trajectória de 837 dias e uma órbita com inclinação de 42 graus. A maior parte do tempo está acima do plano dos planetas, mas em cada 2,29 anos passa para um plano inferior, intrometendo-se, eventualmente, na trajectória da Terra. As probabilidades de uma colisão são de um para 250 mil, o que poderá acontecer a 1 de Fevereiro de 2019.

Copérnico & Galileo

Foto mostra o asteróide 2002 NT7 passando a 66,123 milhões de milhas (0.711 UA); 1UA = 93 milhões de milhas, distância média entre a Terra e o Sol.

A valsa do rato

2010-09-29T08:36:00.000-07:00

Não há palavras para descrever a beleza das imagens que o Telescópio Espacial Hubble envia para a Terra. Este “espião do espaço”, a sondar o Universo com o equipamento mais sofisticado, vai-nos surpreendendo com a descoberta de acontecimentos astronómicos que fazem parte da essência do próprio Universo, em constante evolução e mudança.
A Advanced Camera for Surveys (ACS) do Hubble fixou a imagem da colisão astronómica de duas galáxias em espiral, perfeitamente abraçadas numa “dança celestial”.
Baptizada de “O Rato” – como o instantâneo sugere – a sua cauda e parte da cabeça, são estrelas jovens, gás e poeiras emanadas pelas galáxias. O par, provavelmente, fundiu-se em uma só galáxia gigante. Também conhecida por NGC 4676, encontra-se na Constelação Coma Berenices(1) , a 300 milhões de anos luz dos terráqueos. O Hubble também monta um cenário de fundo com longínquas galáxias.
Uma simulação feita por computador (J. Barnes e J. Hibbard) mostra que a fotografia capta a colisão de “O Rato” 160 milhões de anos após o seu íntimo encontro.
Este espectáculo pode ser a antevisão do que acontecerá à galáxia a que pertence o Sistema Solar – a Via Láctea – dentro de alguns biliões de anos, quando colidir estrondosamente com a galáxia vizinha, Andrómeda, já que estão a aproximar-se e em rota de colisão uma com a outra.

Copérnico & Galileo

(1)A Constelação Coma Berenices deve o seu nome a uma lenda da Antiguidade Clássica, a propósito do cabelo de Berenice, mulher de Ptolomeu III rei do Egipto. E se a lenda é muito antiga, a constelação é relativamente recente, sendo introduzida na Cosmologia por Tycho Brahe (1546-1601). De acordo com a lenda, Ptolomeu empreendeu uma longa guerra contra os Assírios, que tinham morto a sua irmã. Regressando Ptolomeu vitorioso da guerra, sua mulher Berenice cortou as bonitas tranças do cabelo em oferta a Afrodite, colocando-as no altar do templo da Deusa. Ao entardecer desse dia festivo, sem se saber como e porquê, o cabelo desapareceu do sítio onde fora colocado, pondo em risco a vida dos sacerdotes responsáveis pelo templo, se não fosse recuperado. Foi o astrónomo Conon de Samos que veio em seu auxílio, proclamando que Afrodite aceitara a oferta das tranças de Berenice e que as mesmas brilhavam intensamente no céu, junto a Leão.
A Constelação é visível no Hemisfério Norte durante a Primavera e o Verão e pode ser observada entre as constelações Virgem e Ursa Maior. Beta Comae é actualmente a estrela de maior magnitude, na Constelação Coma Berenices, e a mais perto de nós – 27anos luz. Tem um diâmetro igual ao do Sol.
Posição no céu: Ascensão Recta: 12.76 horas; Declinação: 21.83 graus (ascensão recta e declinação são coordenadas que os astrónomos usam para localizar com precisão as estrelas).

Breviário do pensamento cosmológico - Mercúrio também não acertava o passo...

2010-09-28T16:25:00.000-07:00

Precessão do Perélio

"Lentes gravitacionais"

A Teoria da Gravidade de Newton foi aceite sem discussão! E manteve-se como o “pilar universal” da física até ao início do séc. XX.
Então Albert Einstein deu um abanão na “indiscutível” física Newtoniana, com a concepção da Teoria Especial da Relatividade, em 1905, e da Teoria Geral(1) da Relatividade, em 1915.
A 1.ª mostrou que as três leis do movimento de Newton não eram totalmente correctas, não se aplicando para velocidades próximas da velocidade da luz(2) . A 2.ª demonstrou que a lei da gravidade de Newton também não era totalmente correcta, porque não se aplicava na presença de campos gravitacionais muito fortes.
No entanto, a Teoria da Gravidade de Newton e a Teoria da Gravitação implícita na Teoria da Relatividade Geral, prevêem essencialmente o mesmo para campos gravitacionais em que a força gravitacional é fraca.
Mas há três pontos fundamentais em que as duas teorias divergem:
1. Observou-se que a órbita de Mercúrio precede no espaço a sua posição, isto é, tem uma posição ligeiramente diferente da esperada. Este fenómeno é comumente chamado a “precessão do periélio”, porque faz com que a posição do periélio se mova. Apenas parte deste fenómeno é previsto pela Teoria de Newton. Há 43 segundos de arco extras, por século, nesta precessão, que são previstos pela Teoria Geral da Relatividade, e observada a sua ocorrência (um segundo de arco é 1/3600 de um grau angular). Este efeito é extremamente pequeno mas a sua medição é muito precisa e pode detectar o fenómeno da precessão, que é devido à grande atracção gravitacional que o Sol exerce sobre o planeta.
2. A teoria de Einstein prevê que a direcção de propagação da luz pode ser alterada devido à acção de um dado campo gravitacional, contrariamente à previsão da Teoria Newtoniana. Observações de grande precisão indicaram que Einstein estava certo, em relação ao efeito e sua magnitude. Uma consequência desse fenómeno é o conceito das “lentes gravitacionais”(3) .
3. A Teoria Geral da Relatividade prevê que a luz que passa por um campo gravitacional forte, tem o seu comprimento de onda mudado para valores maiores ( o que os astrónomos chamam “mudança para o vermelho”), também contrariando a teoria de Newton. Observações detalhadas indicam essa “mudança para o vermelho”, e que a sua magnitude é correctamente determinada pela teoria de Einstein.
Mas o ano de 1900 assistiu à formulação de uma outra teoria revolucionária da Física...

(1)As duas teorias sustentam a noção de que não há movimentos absolutos no Universo, mas apenas relativos. Para Einstein o Universo não é plano, nem o tempo é absoluto, e combinam-se ambos em espaço-tempo curvo. Enquanto que para a geometria clássica a distância menor entre dois pontos é uma linha recta, na teoria de Einstein é uma linha curva. Com base nessa teoria são postulados o princípio da relatividade, isto é, que as leis físicas são as mesmas em todos os sistemas inertes de referência, e o princípio da constância da luz. De acordo com a teoria da Relatividade, se dois sistemas se movem de modo uniforme em relação um ao outro, é impossível determinar algo sobre o seu movimento, a não ser que é relativo. Isto deve-se ao facto de a velocidade da luz no vácuo ser constante, sem depender da sua origem ou de qualquer observador. Em virtude disso, verifica-se que a massa e a energia são intercambiáveis, o que nos leva à equação mais famosa do século: E = mc2 (“E” ,energia, é igual à massa, “m”, multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz, “c2”).
(2)Velocidade da Luz = 300 mil Km por segundo.
(3)Lentes Gravitacionais: um fenómeno que ocorre quando o próprio espaço é deformado por forças gravitacionais, tão intensas, que conseguem alterar a direcção da luz emitida por qualquer objecto; este surge então com aparência amplificada.

Copérnico & Galileo

Uma galáxia reobservada...

2010-09-26T16:13:00.000-07:00

Uma galáxia reobservada pelo Telescópio Espacial Hubble

Um anel de estrelas “azuis” gira em volta do núcleo amarelo, desta galáxia conhecida como Objecto de Hoag.
A galáxia, com 120 mil anos luz de extensão, é ligeiramente maior que a Via Láctea.
O anel azul, onde predominam aglomerados de estrelas jovens, contrasta com o núcleo amarelo constituído por estrelas mais velhas. E o que parece ser um intervalo, ou um “buraco”, entre as duas populações de estrelas, pode conter outros aglomerados de estrelas com um brilho já muito enfraquecido para serem visíveis.
Curiosamente..., um objecto que aparenta uma estranha semelhança com o Objecto de Hoag, pode ser visto, no referido intervalo, na posição da 1 hora. Trata-se de outra galáxia focada num ponto bastante mais distante do Universo.
O Objecto de Hoag foi descoberto em 1950, pelo astrónomo Art Hoag e encontra-se à distância de 600 milhões de anos luz, na Constelação da Serpente . Hoag inicialmente pensou tratar-se de uma nebulosa planetária – os vestígios brilhantes de uma estrela semelhante ao Sol. No entanto, rapidamente afastou essa hipótese, sugerindo que o misterioso objecto fosse uma galáxia.

Copérnico & Galileo

Breviário do pensamento cosmológico - a maçã cai da macieira

2010-09-25T02:01:00.000-07:00

Isaac Newton: matemático e físico inglês (1642-1727), o seu nome está ligado ao episódio lendário da maçã que, ao cair, o teria conduzido à teoria da gravitação.
Em Gramthan deixou o nome gravado no peitoril da janela da sua sala de aula – onde ainda hoje pode ser visto, protegido por uma placa de vidro – e o seu temperamento de investigador manifestou-se muito cedo, pois ainda em criança inventou um relógio de sol.
Newton era um génio! A família, de agricultores pobres, conseguiu enviá-lo para Cambridge, onde devia tornar-se pregador..., o que, felizmente para a humanidade, não veio a acontecer.
Foi em Cambridge que fez os seus estudos e em 1669 era professor de matemática. Estava aberto o caminho para a criação da física moderna.
O desaparecimento dos «lugares naturais» de Aristóteles, para os quais os corpos eram atraídos, bem como o sistema das esferas cristalinas, que tinham sido uma vantagem para Ptolomeu e tinham influenciado Copérnico, criavam outro tipo de problemas: o que é que mantinha os planetas em movimento e a orbitar em torno do Sol?
Kepler concluíra que existia uma força centralizada no Sol, que actuava sobre os planetas e calculava que essa força fosse magnética. Galileo discordava. Era absurdo, dizia ele, imaginar forças que percorriam o espaço e influenciavam os corpos celestes, não sendo possível que forças desse tipo, vindas da Lua, originassem as marés na Terra!
Newton, entretanto, debruçara-se sobre vários problemas da Física: tinha decomposto a “luz branca” nas cores do arco-íris que a constituem, fazendo-a passar através de um prisma[1] e conseguira transformá-la de novo em “luz branca” ao passá-la através de outro prisma ; descobrira o teorema do binómio e inventara o calculo infinitesimal, a arma mais poderosa e de maior alcance que os matemáticos alguma vez tinham utilizado!; construíra um novo tipo de telescópio – o telescópio de refracção – e com ele observara os satélites de Júpiter.
Chegara o momento de questionar o movimento dos corpos celestes: porque razão a Lua mantinha o seu movimento em volta da Terra? Newton concluiu que a órbita da Lua em torno da Terra se devia ao mesmo tipo de força que leva uma maçã a cair da árvore. A história da maçã pode ser apócrifa, mas esta observação, ou outra semelhante, levou-o a propor a existência de uma força de atracção, mútua, entre quaisquer corpos, directamente proporcional ao produto das suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. Estava descoberta a Teoria Universal da Gravitação[2] .
O desenvolvimento da teoria da gravidade foi essencial à dedução das leis de Kepler e à explicação do fenómeno das marés e da precessão[3] dos equinócios. Foi, ainda, com base na teoria da gravidade, que no séc. XIX foi prevista a existência de um novo planeta no Sistema Solar – Neptuno.

Copérnico & Galileo

[1]As investigações de Newton sobre a luz e sobre a cor foram reunidas na obra Óptica.
[2]Os trabalhos realizados sobre a teoria da gravitação foram exposto na obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, publicada em 1687, onde Newton demonstra que a lei da gravitação é Universal: F = G x m1 m2 / d2 (F – força de gravidade, G – constante de gravitação, m1 e m2 – massas dos dois corpos, d – distância entre eles).
[3]Precessão: movimento retrógrado dos pontos equinociais.

2010-09-24T12:57:00.000-07:00

NEBULOSA OLHO DE GATO: Uma antevisão da última etapa do Sol?

O Telescópio Espacial Hubble e o Observatório de Raio X Chandra, têm perscrutado sítios “incríveis” do Universo, onde talvez um dia cheguem as ondas emocionais dos que hoje olham o Cosmos através deles.
Uma bolha caleidoscópica de gás quente, à volta de uma estrela moribunda, pode ser uma antevisão do que acontecerá ao nosso Sol, num futuro distante. Por agora tudo se passa na Nebulosa Olho de Gato: uma nuvem de gás quente, à volta de uma estrela que está expelindo para o espaço parte da sua matéria, vindo a evoluir para uma estrela mais pequena – uma anã branca(1)– dentro de vários milhões de anos. O Observatório Espacial de Raio X Chandra detectou que a estrela brilhante tem uma potente fonte de emissão de Raio X.
A sensacional imagem da Nebulosa Olho de Gato é uma composição de imagem óptica – luz visível – do Telescópio Espacial Hubble e de imagem de Raio X – luz invisível – do Observatório Espacial Chandra. A Nebulosa encontra-se a 3,000 anos luz da Terra e formou-se há cerca de 1,000 anos. Pensa-se que o nosso “companheiro” Sol vai ter um destino semelhante..., dentro de alguns biliões de anos...

Copérnico & Galileo

(1)Anã Branca: é uma estrela fria, estável, mantida pela repulsão decorrente da aplicação do princípio de exclusão aos electrões.
imagem óptica: as estruturas a vermelho e verde.
imagem de Raio X: as estruturas a púrpura.

Breviário do pensamento cosmológico - Marte no lugar que lhe é devido!

2010-09-20T09:58:00.000-07:00

Johannes Kepler(1) chegou a Praga como assistente de Tycho Brahe. O encontro destes dois homens, na segunda metade do séc. XVI, deu um impulso vital para o desenvolvimento da Astronomia.
Kepler era um génio da intuição teórica. Estudara na Universidade de Tübingen, onde o astrónomo Michael Maestelin, que o trata como um dos seus alunos preferidos, o põe em contacto com a nova teoria do sistema cosmológico de Copérnico – o Sistema Heliocêntrico – dando a ler a Kepler a obra De Revolutionibus Orbium Coelestium (2).
Ao contrário de Brahe, Kepler aceita imediatamente a verdade da física do sistema Copernicano, embora as leis que vem a conceber, sobre o movimento dos planetas, apenas tenham poupado a Copérnico o padrão centrado no Sol, já que vêm propor uma base inteiramente nova para a dinâmica da Astronomia.
Desconfiando que o seu jovem e brilhante assistente lhe pudesse fazer sombra, Brahe encarrega-o de estudar o problemático movimento do planeta Marte, pensando assim desviar-lhe a atenção dos trabalhos que vem executando sobre uma sua teoria do Sistema Solar.
Por suprema ironia, foram os dados sobre Marte, que Brahe forneceu a Kepler, que levaram este a formular as leis do movimento dos planetas.
A razão pela qual, na teoria de Copérnico, a órbita de Marte continuava a dar problemas, devia-se ao facto de Copérnico ter mantido as órbitas circulares, pelo que o antigo conceito dos epiciclos ainda era necessário para explicar os detalhes dos movimentos planetários.
Kepler assumiu que as órbitas dos planetas não eram círculos, como se pensava desde a velha teoria Aristotélica e aceites implicitamente por Copérnico, mas sim “círculos achatados”, a que os geómetras chamavam elipses.
As dificuldades com a órbita Marciana e o facto dela ser a mais elíptica das órbitas planetárias, determinaram que Brahe tivesse colhido abundantes elementos sobre a órbita de Marte.
Ironicamente Brahe pôs nas mãos de Kepler os dados para resolver o problema da episódica “inversão” do movimento de Marte. A intuição genial de Kepler, ao encontrar a solução nas órbitas elípticas, formulou a teoria correcta do Sistema Solar, estabelecendo as três leis do movimento dos planetas – as leis de Kepler do movimento dos planetas.

Copérnico & Galileo

Legenda – 1ª lei de Kepler: cada planeta move-se à volta do Sol, numa órbita elíptica, ocupando o Sol um dos focos da elipse.

(1)Johannes Kepler: matemático e astrónomo, estabeleceu as leis do movimento dos planetas, iniciando, assim, a astronomia moderna (1571-1630).
(2)De Revolutionibus Orbium Coelestium: obra de Nicolau Copérnico, onde este expõe as suas teorias sobre o Sistema Heliocêntrico.

Um Rasto de Gás Observado em Centaurus

2010-09-19T15:07:00.000-07:00

O Observatório Espacial de Raio X Chandra capta esta bela imagem de um rasto de gás ejectado pelo Grupo Galáctico Centaurus, um grupo de galáxias na Constelação Centaurus, a cerca de 170 milhões de anos luz da Terra (1 ano luz = 45 anos do nosso calendário). Esta espécie de cauda tem um comprimento de 70,000 anos luz e atinge uma temperatura de 10 milhões de graus Celsius, sendo, ainda assim, vários milhões de graus mais fria que o gás circundante. Daí a sequência de cores, codificadas na imagem, vermelho, amarelo, verde, azul, indicando aumento da temperatura do gás. O rasto tem uma massa comparável a 1 bilião de sóis. Uma das explicações que os cientistas dão para a sua formação é uma violenta actividade explosiva que ocorre na parte central do grupo galáctico.

Copérnico & Galileo

Breviário do pensamento cosmológico - um bom observador confunde-se...

2007-04-20T12:54:00.000-07:00

Tycho Brahe[1] era um nobre dinamarquês com uma fisionomia curiosa: tinham-lhe cortado o nariz num duelo, usando um feito de metal.
Um acontecimento astronómico fê-lo abraçar a carreira de toda a sua vida – um eclipse do Sol. Não foi só o eclipse que o impressionou, foi principalmente o facto de ter sido previsto. A partir desse momento tornou-se astrónomo. Sem a vantagem de um Telescópio ( que ainda não tinha sido inventado), Brahe apresentou tabelas posicionais de grande rigor. Registou, por exemplo, minúsculas irregularidades no movimento da Lua, que só foram explicadas mais tarde.
Duas das observações de Brahe foram de especial importância. Nas estrelas fixas, por oposição aos planetas que se moviam, não observou paralaxe[2], alterações da posição relativa das estrelas que, raciocinou ele, deviam ser observadas se a Terra se deslocasse no espaço. Vemos o mesmo efeito olhando para o mostrador de um relógio. Dado que os ponteiros estão salientes em relação ao mostrador, parecem apontar para marcas diferentes se alterarmos a nossa posição de um lado do relógio para o outro. Do mesmo modo, duas estrelas a distâncias diferentes de um observador parecem alterar a sua posição relativa, conforme o observador se desloca.
Brahe concluiu que, sem paralaxe, a Terra não se movia em relação às estrelas fixas. O que ele não compreendeu foi que elas estavam tão distantes que o efeito era incomensuravelmente pequeno. A ideia de uma Terra fixa foi reforçada para Brahe pela sua interpretação da Bíblia, que, para ele, parecia indicar uma Terra imóvel.
Assim, Tycho Brahe desenvolveu um sistema que combinava o modelo Copernicano com o modelo Ptolomaico: manteve a Terra no centro do Universo (respeitando a física Aristotélica). A Lua e o Sol faziam o seu movimento à volta da Terra, assim como as estrelas fixas também estavam centradas na Terra. Mas os planetas (Mercúrio, Vénus, Marte, Júpiter e Saturno) tinham o seu movimento à volta do Sol. Nunca foi plenamente aceite.
Outra das observações mais importantes de Brahe está registada no seu diário, em 1572. «Uma noite, quando estava a contemplar, como habitualmente, a abóbada celeste, vi, com inexprimível espanto, perto do zénite[3], em Cassiopeia[4], uma estrela radiante de extraordinária magnitude.». Brahe tinha visto uma Supernova – uma estrela a explodir no seu processo de morte. A observação feria também de morte o conceito de Aristóteles, de um Universo imutável.

Legenda:
Neste desenho do seu modelo de Universo, Thyco Brahe introduz o cometa que observou em 1577, com a sua “órbita circular”, entre Vénus e Marte.

Copérnico & Galileo

[1] Tycho Brahe: Astrónomo dinamarquês (1546-1601).
[2] Paralaxe: -(Gr. parállaxis, mudança), s.f. ângulo imaginário formado por duas rectas que partem do centro de um astro e se dirigem, uma para o centro da Terra e outra para o ponto em que se encontra o observador, a fim de se calcular a distância desse astro à Terra; -deslocação da posição aparente de um corpo, devida a uma mudança de posição do observador.
[3] Zénite: Ponto da esfera celeste situado na vertical acima do observador; opõe-se-lhe o nadir. Cada ponto do Globo possui o seu zénite, e se se tomar por origem o horizonte, o zénite estará 90 graus acima de todas as direcções.
[4] Cassiopeia: constelação situada entre as latitudes 90 e –20 graus; visível todo o ano no hemisfério norte, mas a melhor observação é no mês de Novembro: as suas estrelas principais formam um W, com o lado esquerdo em ângulo mais aberto.

Breviário do pensamento cosmológico - os astros invertem posições

2006-12-25T10:46:00.000-08:00

”

No ano de 1543, ano da sua morte, Nicolau Copérnico publica a sua obra De Revolutionibus Orbium Coelestium (Tratado Das Revoluções Do Mundo Celeste), escrita em 1530. E que revolução ele faz no pensamento astronómico da época, baseado no velho sistema de Aristóteles e Ptolomeu, que considerava a Terra o centro do Mundo, à volta do qual orbitavam os outros astros. Para a Igreja de Roma a teoria geocêntrica[1] do Mundo era indiscutível. Copérnico tem nas mãos um exemplar da sua obra poucos dias antes de fechar os olhos, sendo as provas revistas pelo seu discípulo e amigo Rheticus. «Não duvido de que os matemáticos concordarão comigo se quiserem dar-se ao trabalho de tomar conhecimento, não superficialmente mas profundamente, das demonstrações que darei nesta obra», diz Copérnico, falando do seu novo sistema. O seu editor tem a precaução de redigir um prefácio que apresenta o livro mais como uma visão do espírito do que como uma tese científica e Copérnico dedica a sua obra ao Papa!
Homem de grande cultura (estudara Filosofia, Medicina, Farmácia, Matemática, Ciências, Astronomia e Teologia), este polaco nascido em 1473, em Toruñ[2], fora nomeado cónego.
Sem instrumentos de precisão, que não existiam na época, mas fruto da sua reflexão lógica e do estudo de alguns filósofos gregos, antes de Ptolomeu, que tinham concebido a possibilidade de um Mundo heliocêntrico[3], chega à conclusão desconcertante de que a Terra não está no centro do Universo, em torno da qual tudo se move. E prevê que o nosso Planeta realiza um movimento de rotação à volta do seu eixo e um movimento de translação à volta do Sol – acontecendo o mesmo com os outros planetas, embora com velocidades diferentes. A ideia de Copérnico não era propriamente nova! Um sistema heliocêntrico tinha sido proposto por volta de 200 a.C., por Aristarco de Samos[4], embora não tendo sido aceite devido ao peso da doutrina de Aristóteles e do “senso comum”.
O modelo de Copérnico, ao banir a ideia de que a Terra era o centro do Sistema Solar, conduz a uma explicação simples para o movimento retrógrado dos planetas e para a variação do seu brilho: o brilho dos planetas varia conforme a sua distância da Terra e do Sol, e o movimento retrógrado é devido ao movimento mais rápido dos planetas com órbitas mais pequenas.
Copérnico continua, no entanto, a pensar que os planetas descrevem círculos à volta do Sol. Ptolomeu tinha sido capaz de prever a posição de Marte com um erro de pouco mais de 5 graus; Copérnico fê-lo com um erro de um pouco menos de 5 graus. Este continuará a ser um problema até se desmoronar a tradição, velha de dois mil anos, das órbitas circulares. Mas o seu sistema heliocêntrico lança as bases para importantes avanços no conhecimento do Universo...

Copérnico & Galileo

[1] Geocêntrico (Gr. gê, Terra + kénton, centro), adj. diz-se do sistema em que a Terra é considerada como centro dos movimentos dos astros.
[2] Toruñ: cidade nas margens do Rio Vístula, na Posnânia.
[3] Heliocêntrico (Gr. hélios, Sol + kénton, centro), adj. relativo ao Sol, como centro do sistema astronómico.
[4] Samos: ilha perto do que é hoje a Turquia.

Parece um monstro mas não é...

2006-11-28T15:21:00.000-08:00

As bizarras formas multicolores foram captadas pelo Telescópio Espacial Hubble e são os escombros de uma estrela maciça que explodiu há mais de dez mil anos – uma Supernova –, cuja luz só há cerca de 320 anos começou a chegar à Terra (nos últimos anos do séc. XVII). Aos destroços dessa antiga estrela foi dado o nome de Cassiopeia A ou, abreviadamente, Cas A, e são os mais recentes restos conhecidos de uma Supernova, na nossa Via Láctea. Situam-se a 10.000 anos luz de distância, na constelação Cassiopeia.
Este material pode, eventualmente, ser “reciclado” pela máquina cósmica e utilizado na construção de novas estrelas, planetas.... e até dar origem a vida semelhante à que conhecemos. Alguém disse um dia: «somos pó de estrelas». O Sistema Solar pode ter sido alicerçado nos escombros de estrelas semelhantes, que explodiram há biliões de anos. A estrela que deu origem a este espectáculo colorido era cerca de 15 a 20 vezes mais maciça do que o nosso Sol.

Copérnico & Galileo

Breviário do pensamento cosmológico - o quebra-cabeças do planeta Marte...

2006-11-28T12:22:00.000-08:00

Ptolomeu[1] fundamentou um sistema geocêntrico[2] na sua obra intitulada Syntaxis Mathematica ou Grande Astrónomo.
No séc. IX, os astrónomos árabes usavam o superlativo magiste (o maior) para se referir à obra. De magiste, ao qual foi acrescentado o artigo árabe al, surgiu o nome Almagesto[3] (Al-Magiste), pelo qual ficou conhecido o tratado. Camões, no seu poema épico, refere-se a Ptolomeu: fala o Adamastor «Eu sou aquele oculto e grande cabo.../...Que nunca a Ptolomeu... fui notório...»[4]
... Mas o problema do movimento do Planeta Marte acabou por ser notório para Ptolomeu. Estando os planetas mais próximos da Terra do que das estrelas, parecem mover-se, ao longo do ano, entre as estrelas longínquas – as “estrelas fixas”. Esse movimento faz-se, geralmente, de oeste para leste ( ao contrário do movimento diurno que é sempre de leste para oeste). Mas em determinados períodos de tempo o movimento muda, passando a ser de leste para oeste. O movimento retrógrado pode durar vários meses (dependendo do planeta em questão), até que se torna mais lento e o planeta retoma o movimento normal (de oeste para leste). O movimento observado de cada planeta é uma combinação do movimento do planeta em torno do Sol, com o movimento da Terra também em torno do Sol. É simples de explicar quando sabemos que a Terra está em movimento, mas é difícil descrevê-lo num sistema em que a Terra está fixa – parada. Para o resolver Ptolomeu construiu um modelo geocêntrico mais completo. Explicou o movimento dos planetas através de uma combinação de círculos: o planeta move-se ao longo de um pequeno círculo chamado epiciclo, cujo centro se move num círculo maior chamado deferente. A Terra fica numa posição um pouco afastada do centro do deferente, isto é, o deferente é um círculo excêntrico em relação à Terra. Para dar conta do movimento não uniforme dos planetas, Ptolomeu introduziu ainda o equante, que é um ponto ao lado do centro do deferente, oposto à posição da Terra, e em relação ao qual o centro do epiciclo se move de modo uniforme.
O seu modelo ficou conhecido por “sistema ptolomaico” e orientou o pensamento astronómico durante 14 séculos.

Copérnico & Galileo

[1] Ptolomeu: Astrónomo, matemático e geógrafo grego, viveu em Alexandria, no séc. II (90-168 d.c.).
[2] Sistema Geocêntrico (Gr. Gê, Terra + kéton, centro), adj. diz-se do sistema em que a Terra é considerada como centro do movimento dos astros. O conceito foi dominante na astronomia durante toda a antiguidade e idade média.
[3] O Almagesto foi dividido em treze livros, os quais, resumidamente, tratam do plano do Sistema Solar, da tábua das cordas e alguns conceitos de trigonometria, do movimento do Sol e da Lua, da distância entre o Sol e a Lua, da construção do astrolábio, dos eclipses, das estrelas fixas catalogadas por Hiparco, da construção do globo terrestre.
[4] Lusíadas, V-L.

Breviário do pensamento cosmológico - da antiguidade clássica ao séc. XVI

2006-11-27T13:54:00.000-08:00

(Cosmologia[1])

fig.1
Imaginamos o espanto e temor dos primeiros homens perante os “fenómenos celestes”, observáveis do seu abrigo nocturno. Um eclipse no luar de Janeiro…, o aparecimento de uma Supernova… mas desde sempre alguém manteve a curiosidade de observar o céu…, até que…
…Aristóteles[2] pensou um sistema de Universo perfeito, orbitando à volta da Terra – esta imóvel – no seu centro. O sistema era imutável, não tivera princípio, nem teria fim.
Nesta visão geocêntrica do Universo, os planetas Mercúrio, Vénus, Marte, Júpiter e Saturno (os planetas então conhecidos), assim como o Sol e a Lua, perfaziam órbitas circulares perfeitas à volta da Terra, estando as estrelas fixas à esfera celeste.
No entanto, os planetas não descreviam um movimento uniforme em órbitas circulares. Por vezes o seu movimento mudava de sentido, parecendo que andavam para trás durante algum tempo, até retomarem a direcção original. Para resolver este problema foi introduzido o conceito de epiciclo. Para os gregos, a ideia do movimento circular vinha de se considerar que o círculo era a forma perfeita. Assim, às trajectórias circulares foram sobrepostas outras trajectórias circulares – os epiciclos – para que a observação e os cálculos matemáticos coincidissem. Mesmo assim, foi difícil para os astrónomos encaixar o caso do movimento do planeta Marte…

Copérnico&Galileo

fig.1 – o Universo Aristotélico: um Universo centrado na Terra, proposto por
Aristóteles, foi geralmente aceite como verdadeiro até ao séc. XVI, apesar de ter havido alguns filósofos gregos que pensavam que o Sol devia ser considerado o seu centro. O desenho é do séc. XVI, representando as posições relativas dos planetas, em volta dos quais se observa uma esfera de estrelas, que rodava uma vez por dia.
[1] Cosmologia (Gr. Kosmologia, tratado das leis finais que regem o Universo), ciência que estuda o Universo como um todo, incluindo a sua origem, a sua evolução e teorias do seu desenvolvimento futuro.
[2] Aristóteles (384-322 a.c.): filósofo da antiguidade clássica grega, discípulo de Platão, fundou depois a sua própria escola. As suas doutrinas influenciam o pensamento contemporâneo (a lógica, a ética, a política…).

O Narigudo

2006-11-26T14:36:00.000-08:00

A dança das gláxias

foto: Telescópio Espacial Hubble

(http//:hubblesite.org)

Um grupo de galáxias interage há vários biliões de anos.
Devido à sua proximidade, a influência das forças gravitacionais vai deslocando estrelas e alterando as suas formas. Num futuro, ainda longínquo, as galáxias poderão fundir-se numa só galáxia maior.
Sexteto de Seyfert é o nome do grupo e sugere ser constituído por seis galáxias. Mas, na verdade, apenas quatro entram na acção.
A pequena galáxia espiral, em cenário de fundo, no centro da imagem, encontra-se muito afastada do grupo e só por uma questão de ocasional alinhamento parece acompanhá-lo.
E o sexto membro do grupo não é uma galáxia mas sim uma longa cauda de estrelas libertadas por uma delas.
Contrariamente a muitos outros grupos de galáxias em contacto, que têm sido observados, este conjunto não mostra evidência das características regiões azuis de agregados de estrelas jovens, que normalmente se formam durante as interacções galácticas. Neste caso, pensa-se que tal facto se deve a que a observação surpreendeu as galáxias no começo da sua dança...
O Sexteto de Seyfert situa-se na Constelação Serpente, a 190 milhões de anos luz de distância.

Copérnico&Galileo

Os Cometas

2006-11-24T15:12:00.000-08:00

(do grego Kométes, «astro cabeludo»)

Os Cometas são corpos celestes de reduzidas dimensões, se comparados com os Planetas. As suas órbitas podem ser parabólicas mas são a maior parte das vezes elípticas, em torno do Sol. Nunca foram observadas órbitas hiperbólicas[1]. O ponto da órbita em que o cometa atinge a menor distância em relação ao Sol chama-se periélio, sendo o inverso o afélio.
Os Cometas podem ser classificados quanto ao seu período: de curto período (como é o caso do Cometa Encke, com um período de 3,3 anos), de médio e de longo período (como o Hale-Bopp[2], que fez a sua aparição entre a Primavera de 1996 e a Primavera de 1997, com um período de 2400)
A sua massa pode variar entre algumas dezenas e alguns milhares de quilogramas. São constituídos por um Núcleo – rochoso, envolvido por camadas de gelo e poeiras. Em volta do núcleo têm uma camada superficial gasosa – a Cabeleira – e apresentam também uma Cauda, cuja direcção é orientada por acção do vento solar e é sempre oposta à do Sol, podendo atingir algumas centenas de milhões de quilómetros.
Actualmente pensa-se que são oriundos da parte exterior gelada do Sistema Solar.
Estes astros são visíveis da Terra quando passam nas proximidades do Sol, o que é devido à passagem de algum do seu gelo ao estado gasoso (sublimação), sendo reflectido pelo Sol.

Copérnico & Galileo

[1] Hipérbole: curva em que é constante a diferença das distâncias de cada um dos seus pontos, a dois pontos fixos chamados focos.
[2] Foto: Firma Copérnico & Galileo / minolta 820 cxi / 80-210 mm, nos céus de Portalegre

A "nova estrela" de 1572

2006-11-24T14:19:00.000-08:00

O astrónomo dinamarquês Tycho Brahe (1546-1601) anotou-a no seu diário, nesse ano de 1572: «uma noite, quando estava a contemplar, como habitualmente, a abóbada celeste, vi, com inexprimível espanto, perto do zénite, em Cassiopeia[1], uma estrela radiante de extraordinária magnitude». Brahe vira uma Supernova – a explosão de uma estrela no termo da sua existência.
A imagem, captada pelo Laboratório Espacial Chandra, põe diante dos nossos olhos, com um detalhe fascinante, os escombros gerados pela explosão da Supernova observada por Tycho Brahe em 1572.
As cores representam as diferentes emissões de raio X – vermelho, verde e azul, representando emissões de baixa, média e alta energia, respectivamente.
Uma onda de choque produzida pela expansão dos escombros é delineada por um arco azul de gás, exterior, à temperatura de 20 milhões de graus Celsius.
Os escombros da “estrela nova” são visíveis apenas em raio X e trata-se, provavelmente, de uma Supernova de tipo Ia – resultado da detonação e destruição de uma estrela anã branca.

Copérnico & Galileo

[1] Cassiopeia: constelação situada entre as latitude 90 e –20 graus; visível todo o ano no hemisfério norte, mas a melhor observação é no mês de Novembro; as sua estrelas principais formam um W, com o lado esquerdo em ângulo mais aberto.

Breviário do pensamento cosmológico - a revolução do telescópio

2006-11-24T12:18:00.000-08:00

fig.1

fig.2

São duas revoluções seguidas: primeiro, Nicolau Copérnico publica a sua obra “De Revolutionibus Orbium Coelestium” (Tratado das Revoluções do Mundo Celeste), arrasando as teorias geocêntricas de Aristóteles e Ptolomeu, que consideravam a Terra o centro do Universo; depois dá-se a invenção do telescópio – a astronomia entra na época moderna.
É no ano de 1609 que, na Holanda, três nomes aparecem ligados à invenção de um instrumento que permitia ver os objectos à distância como se estivessem muito perto – Hans Lipperhey, Jacob Metius e Sacharias Jassen. A sua relação com o fabrico de lentes e o seu aperfeiçoamento, levara à invenção do telescópio – nome pela primeira vez utilizado por Frederico Cesi em 1611.
Mas é Galileo Galilei[1], então professor de matemática na Universidade de Pádua, que tem a noção imediata do seu interesse e valor. Chegando a notícia rapidamente a Pádua, Galileo torna o instrumento famoso, tendo desenvolvido um método de ajuste de lentes que lhe permitiu construir e usar esse instrumento na observação astronómica. Em Junho de 1609 constrói o seu primeiro telescópio com um poder de aumento de 3 x, em Agosto do mesmo ano apresenta no Senado de Veneza um instrumento com uma capacidade de aumento de 8 x e em Novembro seguinte tem já construído um telescópio com um aumento de 20 x.
É com este instrumento, no decurso do ano seguinte, que Galileo abala o mundo com os seus relatos: a superfície da Lua tinha montanhas e vales bastante parecidos com os da Terra – afinal a Lua não era uma luz perfeita como Aristóteles reivindicara. A Via Láctea era constituída por uma imensidão de estrelas, espalhadas através do céu, e não por gás luminoso, como até então se pensava. Pouco depois chega a descoberta astronómica mais importante de Galileo – entre Dezembro de 1609 e Janeiro de 1610 – a primeira observação das luas de Júpiter, à quais Galileo chama “planetas medicianos” – anunciada no seu trabalho Sidereus Nuncius (Mensageiro das Estrelas) publicado em Veneza, em Abril de 1610, e dedicado à família Medici (Medicea Sidera), o que tem influência no seu regresso à Toscana como filósofo e matemático do Grande Duque Cosimo II, em Florença.
Logo a seguir descobre-se que Vénus tem fases, como a nossa Lua, observação que, com a variação de tamanho que Galileo mede, é uma clara indicação de que se move em torno do Sol e não da Terra. Observa-se também que o Sol tem manchas.
Galileo é considerado o fundador do método experimental. Estabeleceu a lei da aceleração uniforme da queda dos corpos e a lei do isocronismo das pequenas oscilações do pêndulo, entre outras, tendo conseguido traduzi-las matematicamente. Também a ele se deve a invenção do microscópio.
Abraçou publicamente a teoria de Copérnico de um Universo heliocêntrico, como o sublinha em correspondência com Kepler: «desde há muitos anos que estou de acordo com a teoria de Copérnico...»
As suas opiniões sobre os movimentos da Terra foram denunciadas do púlpito da Catedral de Florença, por serem erróneas e contrárias às “sagradas escrituras”. Em Outubro de 1632 foi pronunciado e condenado pelo tribunal do Santo Ofício de Roma, sendo obrigado a abjurar solenemente as suas convicções científicas.

Copérnico & Galileo

fig.1 A primeira ilustração conhecida de um telescópio. Giovanpattista della Porta desenhou este esquema numa carta escrita em Agosto de 1609.

fig.2 Telescópios de Galileo.
[1] Galileo Galilei: matemático, astrónomo e físico, nasceu em Pisa em 1564 e morreu em Arceti em 1642, mais conhecido pelo desenvolvimento e uso do telescópio na astronomia.