A valsa do rato

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...

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...

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

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.

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!

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

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