Madeira, 600 anos-luz!

Transcrição

1 Laurindo Sobrinho Departamento de Matemática da FCEE da Universidade da Madeira Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço 03 de novembro de 2018

2 2 A sonda "New Horizons" foi lançada para o espaço com destino a Plutão no dia 19 de janeiro de 2006.

3 A sonda New Horizons, passou na vizinhança do planeta anão Plutão em julho de A maior aproximação foi de km no dia 14 de julho de A sonda segue o seu caminho em direção a outros objetos da Cintura de Kuiper. 3

4 Plutão e Charon registados pelo Hubble Space Telescope (HST) em

5 Imagem de Plutão construída com a ajuda do HST entre

6 Plutão observado pela sonda New Horizons (julho 2015) 6

7 GAUMa Imagem da superfície do planeta anão Plutão enviada pela sonda New Horizons em julho de

8 Imagem de Charon obtida pela sonda New Horizons em julho de

9 Antena de 70 metros de diâmetro no Deserto de Mojave na Califórnia. Uma das antenas utilizadas para comunicar com a New Horizons. Distância entre Plutão e a Terra a 14 de julho de 2015: 4750 milhões de km Velocidade da luz no vazio: c = km/s Nestas condições um raio de luz demora cerca de 4h25m a percorrer a distância entre Plutão e a Terra. 9

10 As sondas Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 e Voyager 2 lançadas na década de 70 do século XX. A Voyager 1 está a cerca de 20h luz da Terra. Trata-se do objeto feito pelo Homem que mais se distanciou da Terra. NASA 10

11 Um pequeno ponto de luz azul! A Terra fotografada pela Voyager 1 no dia 14 de fevereiro de 1990 quando esta se encontrava a cerca de 6000 milhões de km de distância. A fotografia mais distante que temos da nossa casa! 11

12 Universidade da Madeira GAUMa O dia em que a Terra sorriu! Saturno, 19 de julho de Foto obtida pela nave espacial Cassini (chegou a Saturno no ano 2004). Distância : aprox. 1h20m luz. 12

13 Alfa Centauri é o sistema estelar que fica mais próximo do Sol! É um sistema formado por 3 estrelas: alfa Centauri A alfa Centauri B Próxima Centauri (a que está mais próxima do Sol) 13

14 A estrela Próxima Centauri fica a Km do Sol! A distância média de Plutão ao Sol é aproximadamente: Km Assim, Próxima Centauri fica cerca de 6700 vezes mais distante do Sol do que Plutão! 14

15 PRÓXIMA CENTAURI 4.2 anos SOL Um raio de luz emitido pelo Sol leva cerca de 4.2 anos a chegar à estrela Próxima Centauri! Da mesma forma quando observamos esta estrela no céu estamos a ver luz que saiu de lá há cerca de 4.2 anos! Dizemos que Próxima Centauri fica a 4.2 anos luz de distância! 15

16 A Voyager I desloca-se a 17 km/s. Terá percorrido a distância de 1 ano-luz em cerca de anos e 600 anos-luz dentro de aproximadamente 10.5 milhões de anos. Daqui por anos a Voyager I irá passar à distância de aproximadamente 1.6 anos-luz da estrela anã vermelha Gliese 445. Gliese 445: embora atualmente esteja a 17.6 anos-luz do Sol, daqui por anos estará bem mais perto (cerca de 3 anos-luz apenas). Caltech/Palomar

17 A densidade estelar na vizinhança do sistema solar é de aproximadamente estrelas por ano-luz cúbico. Isto significa que se a distribuição de estrelas fosse uniforme a distância entre duas estrelas vizinhas seria da ordem dos 6 anos-luz. Número estimado de estrelas em função da distância ao Sol: 10 anos-luz 15 estrelas [de acordo com o SIMBAD*] 100 anos-luz estrelas [8656 no SIMBAD*] 300 anos-luz estrelas [90250 no SIMBAD*] 600 anos-luz 3.5 milhões de estrelas [ no SIMBAD*] * SIMBAD (Set of Identifications, Measurements, and Bibliography for Astronomical Data) é uma base de dados que conta com dados de mais de 9 milhões de objetos externos ao Sistema Solar (consulta realizada a 25 de setembro de 2018) 17

18 A olho nu conseguimos ver cerca de 6000 estrelas. Estas não são necessariamente as mais próximas ou as mais brilhantes. É necessário conjugar simultaneamente os fatores: distância / brilho. Estrela Constelação Distância Magnitude aparente Sírius Cão Maior 8.60 ± Rigel Orion 860 ± Vega Lira ± Polaris Ursa Menor 432 ± Deneb Cisne 2615 ± Observações Sequência Principal Supergigante azul Sequência Principal Sequência Principal Supergigante azul 18

19 Antares (alfa Sco): supergigante vermelha situada 550 ± 100 anos-luz. A sua massa é de aprox. 12 massas solares e o seu raio é cerca de 700 vezes superior ao do Sol. Apesar da distância é uma das estrelas mais luminosas no céu noturno: Luminosidade absoluta: vezes a do Sol Magnitude aparente:

20 Embora apenas consigamos ver a olho nu cerca de 6000 estrelas, recorrendo a um telescópio, não necessariamente muito grande, podemos aceder a milhões de estrelas (e outros objetos): Mizar Abertura: 11 cm magnitude limite: 12.5 milhões de estrelas: 2 Meade LX200 Abertura: 30.5 cm magnitude limite: 15 milhões de estrelas: 15 20

21 Um exoplaneta é um planeta exterior ao Sistema Solar, ou seja, um planeta em órbita em torno de um estrela que não o Sol. ESO/M. Kornmesser - Imagem artística do exoplaneta Proxima Centauri b orbitando em torno da estrela Proxima Centauri. 21

22 Variação da velocidade radial de Próxima Centauri em relação à Terra. Esta variação indica a existência de um objeto com cerca de 1.3 massas terrestres, orbitando a estrela a cada 11.2 dias, a uma distância de 7 milhões de km da mesma (ESO / G. Anglada-Escudé). 22

23 23

24 De acordo com o NASA EXOPLANET ARCHIVE estão confirmados 3791 exoplanetas*: um exoplaneta num raio de 10 anos-luz [em Próxima Centauro] 235 exoplanetas num raio de 100 anos-luz 982 exoplanetas num raio de 600 anos-luz * os dados referem-se ao dia 11 de outubro de

25 Estrela: Kepler 22 (semelhante ao Sol) Exoplaneta: Kepler 22b Distância ao Sol: 619 anos-luz Período de translação: 290 dias Raio da órbita: 0.85UA Massa: <36 massas da Terra Raio: 2.3 raios da Terra Descoberta: Kepler 05/12/2011 Método de descoberta: Trânsito Borucki, William J et al., 2012, The Astrophysical Journal, 745,

26 O exoplaneta Kepler 22b situa-se na zona habitável da sua estrela. NASA/Ames/JPL-Caltech 26

27 Imagem artística da Nossa Galáxia Tipo: Galáxia Espiral Barrada de estrelas Diâmetro: anos-luz Posição do Sol: anos -luz do centro O Sol orbita em torno do centro da Galáxia à velocidade de 220 km/s completando uma volta a cada 250 milhões de anos. Artist s impression: NASA/JPL-Caltech/R Hurt-SSC

28 Aspeto da Via Láctea para um observador sobre a superfície terrestre: PHOTOGRAPH BY JUSTIN NG, YOUR SHOT -

29 História da Astronomia na Madeira. GAUMa Existem diversos registos históricos ligando a Madeira e a Astronomia, com particular incidência a partir do século XVIII. Astronomia, Augusto P. & Sobrinho J. L. G., Dicionário Enciclopédico da Madeira [ ] 29

30 O padre jesuíta francês Laval fez observações astronómicas na Madeira, entre fevereiro e abril de 1720, no Observatório do Funchal, no Colégio dos Jesuítas: Observou uma ocultação de Vénus pela Lua Mediu o diâmetro do Sol Observou os satélites de Júpiter A ocultação de Vénus ocorreu no dia 5 de março de Ocultação de Vénus pela Lua registada em agosto de As fotos foram tiradas minuto a minuto. 30

31 Entre 12 e 24 de setembro de 1768, o capitão James Cook passou pela Madeira numa expedição a caminho do Taiti, na qual seguia também o Astrónomo real Charles Green. O principal objetivo da expedição era a observação do Trânsito de Vénus. Trânsito de Vénus: passagem de Vénus sobre o disco do Sol. O registo rigoroso deste evento raro permitia determinar com rigor o valor da Unidade Astronómica (distância da Terra ao Sol). 31

32 Trânsitos de Vénus: 6 de junho de de junho de de dezembro de de dezembro de de junho de de junho de de dezembro de 2117 Trânsito de Vénus de junho de 2004 observado a partir da Madeira (foto de Fernando Góis). 32

33 A 10 de março de 1843, Anne Blandy, irmã de Charles Blandy, observou o Grande Cometa de 1843 (C/1843 D1 ou 1843 I), quer a olho nu, quer com um telescópio. O Grande Cometa de 1843, observado pela primeira vez em fevereiro de 1843, passou a apenas km do Sol a 27 de fevereiro. Nos dias seguintes era possível observá-lo a olho nu mesmo durante o dia. Foi visto pela ultima vez em 19 de abril de

34 05 de setembro de 1877: Nathaniel Everett Green (astrónomo amador) escolheu a Madeira, devido à sua reputação de céu limpo, para observar o planeta Marte (em oposição): Confirmou a existência de uma atmosfera em Marte Verificou a diminuição das calotes polares Desmistificou os canais escuros antes observados por Schiaparelli, mas invisíveis a partir da Madeira. O planeta Marte. Segundo Green, este foi, sem comparação, o seu melhor desenho feito na Madeira (pág. 132) (GREEN, 1879), pág. PlateII.

35 Maio a julho de 1881: Charles Piazzi Smyth, astrónomo real da Escócia, efetuou observações espectroscópicas solares Espectro de cima Langley (USA); espectro de baixo Piazzi Smyth (Madeira) (PIAZZI SMYTH,1882, pág.38).

36 A 14 de novembro de 1896, W. Anderson observou a chuva de meteoros das Leónidas a partir da Madeira. 36

37 A 17 de novembro de 1999 (103 anos depois), Augusto P. e Gizani N. da ambos da Universidade da Madeira, voltam a observar a chuva de meteoros das Leónidas a partir da Madeira. 37

38 Agosto de 1924: E. A. L. Attkins (astrónomo amador) observou a oposição de Marte a partir da Madeira. Instalou-se a 550m de altitude, no Monte Palace Hotel. Em metade das 13 noites em que observou, o céu esteve quase perfeitamente estável, tendo visto Marte com facilidade e uma sua calote polar bem definida. Attkins e o seu telescópio de 22cm de diâmetro, no Monte Palace Hotel (MCKIM, 2003, pág.197).

39 Construção de telescópios na Madeira: Rui Aguilar / Raul Camacho: 1962 a 1966 Toríbio Câmara: década de 70 Luís Barreto: 1965 a 1971 Alberto Serrão: 2008 O terceiro telescópio construído por Luís Barreto, nos anos 70 do século XX (com o próprio ao lado).

40 ASDoT Alberto Serrão Dobsonian Telescope: Telescópio Dobsoniano com 20 cm de abertura, construído na UMa Selo postal da série Europa-Madeira com o telescópio ASDoT (entrou em circulação em 09 de maio de 2009)

41 Nos anos 70 do século XX uma equipa inglesa liderada por McInnes levou a cabo estudos na Madeira, Canárias e Hawai. O trabalho publicado em 1981 revela que os céus de Santana estão entre os melhores do mundo para a Astronomia na banda do visível. Detalhe do pequeno planalto da Encumeada Alta com algumas das estruturas montadas por McInnes ainda visíveis.

42 Os restos dos dois pilares de betão colocados por McInnes na Encumeada Alta para apoio do telescópio que fez as medições do seeing. À esquerda o pilar sul, (na foto, vê-se também o marco geodésico do ponto mais alto da Encumeada Alta, nos 1784m) e à direita, o pilar norte.

43 McInnes, B., 1981, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 22, P. 266.

44 McInnes, B., 1981, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 22, P

45 Os melhores locais do mundo para a observação astronómica encontram-se entre as latitudes 30º e 40º (N ou S), onde o ar marítimo tropical é estável e flui de forma laminar. No lado leste dos grandes anticiclones oceânicos, junto a correntes frias, a camada de inversão baixa. Assim, picos localizados perto de costas ou em ilhas são os melhores locais (estando a Madeira nessa situação privilegiada).

46 Turbulência ótica (seeing) mínima: o ideal é um pico numa ilha, com uma orografia convexa e, pelo menos, 16º de inclinação da vertente, de forma a que o vento turbulento possa fugir para os lados; o local específico ficaria num bordo, do lado do vento dominante.

47 Encumeada Alta (Santana) 1784 m Achada do Teixeira (Santana) 1590 m Pico Ruivo do Paul (Paul da Serra) 1640 m

48 Em 1996 um grupo de alunos da Universidade da Madeira (STORM), sob a coordenação de uma equipa alemã da Universidade de Bochum, fez medições no Pico Ruivo, na Encumeada Alta e no Pico Ruivo do Paul. O projeto acabou por ser interrompido. Mesmo assim, os dados recolhidos voltaram a confirmar a boa qualidade dos nossos céus. Em , o GAUMa voltou a estudar em detalhe esses e outros locais. As conclusões finais apontam para a manutenção da qualidade do céu astronómico de Santana, apesar de trinta anos de crescimento. As boas condições astronómicas do nosso céu são um legado natural que deve ser preservado para as gerações vindouras. 48

49 Poluição luminosa: Como resolver este problema? reduzir a potência das lâmpadas direcionar a luz de forma mais racional desligar parte da iluminação durante certos períodos da noite

50 Resultados obtidos durante o AIA 2009 no âmbito da iniciativa: O céu estrelado existe!

51 Foto da Galáxia do Sombrero (a 31 milhões de anos luz) obtida junto ao Centro de Congressos do Porto Santo, durante o apagão inserido na iniciativa O céu estrelado existe! a 22 de maio de 2009 (imagem não tratada). 51

52 52

53 GAUMa

54 Eclipse parcial do Sol de 20 de março de Imagens captadas em Gaula por Duarte Silva.

55 O O (GAUMa) foi criado em junho de 2000, tendo por principais objetivos a investigação, a divulgação e o ensino em Astronomia. Publicações: 14 artigos; 16 publicações em proceedings; 8 dissertações; 31 comunicações orais; 24 pósteres; 26 relatórios internos; 13 artigos de divulgação; registo de uma patente.

56 Montagem utilizada no estudo do seeing em 2008/2009: 1 Telescópio; 2 Montagem de apoio e elevação do telescópio; 3 CCD; 4 Barlow 3X; 5 Bateria de 12V; 6 Adaptador para isqueiro de automóvel; 7 PC portátil; 8 Grampo universal para segurar telescópio à montagem. O Filtro B não é visível pois este encontra-se acoplado à CCD entre esta última e a Barlow 3X. Nota: A base (2) está patenteada: PT

57 Estação meteorológica - Ribeira da Janela Projeto Rádio Observatório: 2006

58 Formação de buracos negros nos instantes iniciais do Universo: ( possível origem para as ondas gravitacionais )

59 Entradas preparadas pelo GAUMa para o DEM: Astronomia; Ano Internacional da Astronomia; ; William Kingdon Clifford; William Thomson (Lord Kelvin). Retrato de Clifford publicado na contracapa de Lectures and Essays (eds. Leslie Stephen e Fredick Pollock).

60 A nível do ensino da Astronomia: Licenciatura em Engenharia de Instrumentação e Electrónica (ramo de Astronomia) - em funcionamento até ao ano letivo 2008/2009; 27 ações de formação contínua de professores; publicadas internamente várias sebentas e textos de apoio.

61 Aplicação da Astronomia no Ensino da Matemática: GAUMa

62 Divulgação (envolvendo alunos de escolas da região e o público em geral): 54 sessões laboratoriais com alunos de escolas; 228 palestras; 212 sessões de observação; 23 filmes exibidos e comentados; 5 fóruns de discussão; 52 pósteres; 42 exposições. Destaque para a colaboração da Associação de Astrónomos Amadores da Madeira (AAAM).

63 Escola Secundária Francisco Franco:

64 Construção de um Modelo do Sistema Solar Laboratório de Astronomia e Instrumentação:

65 Cognitivopolis: Laboratório de Astronomia Casa das Mudas, Calheta:

66 Sessão de Observação Noturna no terraço da UMa Astronomia no Verão ( )

67 Referências: Astronomia (entrada para o Dicionário Enciclopédico da Madeira), Augusto P. & Sobrinho J. L, G. ( GREEN, N. E. (1879), Observations of Mars, at Madeira, in August and September 1877, Memoirs of the Royal Astronomical Society, vol. 44, p MCINNES, B. (1981), Site testing on Havai, Madeira and the Canary Islands, Quaterly Journal of the Royal Astronomical Society, vol. 22, p MCKIM, R. (2003), Mars at its nearest: E.A.L. Attkins on Madeira, 1924, Journal of the British Astronomical Association, vol.113, p PIAZZI SMYTH, C. (1882) Madeira Spectroscopic being a revision of 21 places in the red half of the solar visible spectrum, W. & A. K. Johnston, Edinburgh. "Medições do Seeing em oito locais da ilha da Madeira e seu estudo comparativo", Andrade, I.; 2009, Relatório do projecto de fim de curso da licenciatura em Engenharia de Instrumentação e Electrónica (Ramo de Astronomia), pp "Escolha do local para a instalação de um Observatório na Madeira"; Sardinha M., Gonçalves A., Gomes G., Silva O., Paixão S., Sobrinho L., Baptista R., Cruz A., Pestana S., Faia C., Vieira D., Gouveia D., Vasconcelos D., Freitas I., Marques M., 6º Encontro Nacional de Astronomia e Astrofísica, Évora, 18-20/8/96. "Casting a Light on Dark Sky Awareness in Madeira"; Augusto, P. & Andrade, I., CAP journal, 13, p ", Relatório de atividades: maio abril 2016"; Laurindo Sobrinho, Pedro Augusto, Angelino Gonçalves, Ilídio Andrade, Helena Teixeira, Fernando Góis, António Nunes, Hildegardo Noronha, Sandro Correia, Etelvina Góis, Rui Aguilar, Duarte Silva, Marco Macedo (2016); Relatório das atividades desenvolvidas pelo entre maio 2013 e abril 2016; 83 pp. ", Relatório de atividades: setembro abril 2013"; Laurindo Sobrinho, Pedro Augusto, Angelino Gonçalves, Fernando Góis, Hildegardo Noronha, Sandro Correia, Etelvina Góis, Ilídio Andrade, Helena Teixeira, Elder Pinto, Rui Aguilar, Marco Joaquim, Duarte Silva, Orlando Correia (2013); Relatório das atividades desenvolvidas pelo entre setembro 2010 e abril 2013; 111 pp. "O Ano Internacional da Astronomia 2009 na Região Autónoma da Madeira: uma epopeia de três anos e meio"; Pedro Augusto; Laurindo Sobrinho; Ilídio Andrade (2012); Relatório elaborado para a FCT - Ciência Viva; 183 pp. "New thresholds for primordial black hole formation during the QCD phase transition", Sobrinho, J. L. G., Augusto, P. & Gonçalves A. L., 2014, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), 463, "Aplicações da Trigonometria na Astronomia: Medição de Distâncias pelo Método de Paralaxe", Teixeira H., Sobrinho J. L. G. & Drumond, C., 1.ª Conferência de Professores EspAciais - ESERO PT, 14 e 15 de novembro 2014, Pavilhão do Conhecimento - Ciência Viva, Lisboa. "Astronomy Week in Madeira, Portugal"; Augusto, P. & Sobrinho, J. L., May 2012, CAP journal, 12, p Radio Leonids at Madeira, Augusto P., Gizani N. A. B., February 2000, Astronomy & Geophysics, 41, 4.

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