terça-feira, 13 de setembro de 2016

O que é Arqueologia Estelar?

Por Victoria Pardinho, Giovani Vicentin e Rafael Ishida, alunos do Prof. Dr. Jorge Meléndez


Afim de estudar o passado do nosso Universo, os astrônomos trocam as pás dos arqueólogos por telescópios (e muita paciência) para encontrar as relíquias do cosmos.


Se você quiser fazer uma torta de maçã do nada, primeiro tem que inventar o Universo”. Foi isso o que disse o astrônomo americano Carl Sagan, uma vez que os átomos de uma maçã foram inicialmente gerados, eras atrás, por processos de fusão nuclear no interior de estrelas. Outra frase do astrônomo muito cabível é Nós somos feitos de poeira de estrelas, e entendê-la será o nosso primeiro passo no estudo da Arqueologia Estelar
Para a formação de uma simples torta de maçã, muitos eventos complexos tiveram antes que ocorrer. Fonte: Adaptado - FREBEL, Anna; Searching for the Oldest Stars, 2015, p. 2.
Os elementos mais abundantes do Universo, o hidrogênio e o hélio, foram formados nas primeiras fases do Big Bang, mais especificamente, durante os primeiros minutos depois da grande explosão. Nosso conhecimento físico entende que o Universo começou numa fração de segundos após o Big Bang, considerado o início do espaço-tempo. Portanto, este representa o indescritível estado inicial de tudo. Durante os primeiros minutos que se seguiram, prótons, nêutrons e elétrons foram formados. O Universo então se expandiu rapidamente. Até este ponto, o único elemento químico que existia era o hidrogênio (H1), mais precisamente, apenas o núcleo do hidrogênio, um próton. Depois de dois ou três minutos a temperatura diminuiu para cerca de um bilhão de graus, onde os primeiros núcleos mais pesados que o hidrogênio, incluindo o deutério (também chamado de hidrogênio pesado, composto por um próton e um nêutron), foram gerados. O primeiro núcleo de hélio (He2) foi formado a partir do deutério, composto por dois prótons e dois nêutrons. O núcleo composto por quatro prótons chegou a ser formado na mesma época, mas foi imediatamente destruído, pois as condições do ambiente naquele momento não eram propícios para tal núcleo se manter estável. A colisão de vários núcleos de hélio causaram o terceiro elemento pesado, o lítio (Li3). Grosseiramente, 75% da massa total do Universo consiste em hidrogênio, 25% de hélio e apenas 0.000000002% lítio. Esta primeira fase da síntese dos elementos químicos foi completada após os três primeiros minutos, depois do Big Bang.
No entanto, para o surgimento da vida e dos seres humanos, estes três elementos químicos não eram suficientes. Acreditamos que para sustentar a vida, sejam necessários os elementos carbono, nitrogênio, oxigênio, ferro, e outros elementos da tabela periódica, e estes foram produzidos posteriormente, dentro de estrelas, durante bilhões de anos. Cerca de 380 mil anos depois do Big Bang, o Universo atingiu a temperatura de, aproximadamente, 3.000 K. Os núcleos e elétrons foram se movendo menos rapidamente, até que os núcleos, carregados positivamente, pudessem capturar os elétrons, com cargas negativas, de modo que estes orbitassem aqueles permanentemente. Matéria e radiação foram separadas, e o Universo opaco se tornou transparente pela primeira vez.
Desde que se tornou transparente, o Universo ficou 1.100 vezes maior. Por esta razão, a temperatura da radiação cósmica de fundo não é mais 3.000 K, mas apenas 2,7 K. E como ele continua a se expandir, futuramente esta radiação atingirá o zero absoluto, 0 K, ou -273,15°C. A radiação cósmica de fundo foi descoberta em 1964, pelos radio astrônomos americanos Arno Penzias e Robert Wilson, que receberam o Prêmio Nobel em 1978, embora outros já tenham previsto sua existência anteriormente. Com outro Prêmio Nobel foram premiados os astrofísicos americanos George Smoot e John Mather em 2006 que, juntamente com sua equipe, foram os primeiros a fazerem medidas precisas da radiação cósmica de fundo, usando o satélite COBE, e foram capazes de determinar a estrutura e extensão do Universo. Com estes dados, bem como com os obtidos pelo satélite WMAP, eles confirmaram que o Universo passou por uma fase muito quente, quando este ocupava um espaço imensamente pequeno, ou seja, o Big Bang. Também provaram a existência de uma ligeira aglomeração de matéria 380 mil anos após o Big Bang, isto é, quando a radiação cósmica de fundo foi originada. Estas estruturas foram se condensando e formaram estruturas cósmicas, em particular, galáxias.
As primeiras estrelas do Universo emergiram de gigantes aglomerados de nuvens de gás, compostas basicamente de hidrogênio, hélio e lítio da sopa primordial proveniente do Big Bang. A existência das primeiras estrelas alterou as condições para a formação das subsequentes estrelas, tornando-a cada vez mais eficiente. Mais e mais estrelas se formaram e, juntamente com o gás, se arranjaram em enormes nuvens de estrelas, que chamamos de galáxias.
Nos seus interiores quentes, as primeiras estrelas sintetizaram os elementos químicos mais pesados que o hidrogênio e o hélio e passaram a enriquecer quimicamente suas galáxias. Só depois de cerca de 9 bilhões de anos a nossa galáxia, Via Láctea, já estava rica em elementos capazes de formar o nosso Sol, juntamente com os planetas que o orbitam. A Terra, por exemplo, foi formada, dentre outros, a partir de elementos como o ferro, que foram primeiro sintetizados nas estrelas. A existência da vida humana na Terra só foi possível pela presença de água (H2O), a partir do oxigênio proveniente das estrelas e do hidrogênio gerado nos primeiros minutos do Universo; e é por isso que somos parte do Big Bang.

Mas... Como os astrônomos exploram o passado do cosmos?
Através da Arqueologia Estelar, que explora o Universo primitivo a partir de estrelas antigas, fazendo o levantamento de dados com um telescópio para este fim, sempre voltado para uma região particular do céu, obtendo posições, brilho, e outras características, como a cor das estrelas. Em algum momento o astrônomo detecta um objeto interessante, com substanciais informações, que será analisado posteriormente, com um telescópio pequeno ou médio (com espelho de 2 a 4 metros). Somente os melhores e mais promissores objetos serão observados com os maiores telescópios.
A procura por objetos interessantes não é um processo simples. Seja por observações em telescópios ou por pesquisas em longos catálogos, a busca por estrelas que possam trazer informações relevantes demanda tempo e paciência. Fonte: FREBEL, Anna; Searching for the Oldest Stars, 2015, p. 8.
Um arqueólogo estelar estuda, primeiramente, a composição das estrelas mais antigas da Via Láctea e, através destes dados, reconstrói as características das primeiras explosões das gigantes supernovas, que expeliram os recém sintetizados elementos ao entorno, e esse estudo irá nos ajudar a explorar como estes processos químicos e dinâmicos atuaram na formação de estrelas e galáxias.
Outra abordagem complementar estuda o Universo através das estrelas mais antigas e por meio de nuvens de gás e galáxias mais distantes, sendo necessários, aqui, potentes telescópios, como o Hubble, que tem fornecido imagens espetaculares desde 1990. Como a velocidade da luz é finita, a luz destes corpos gasosos extremamente longínquos levam bilhões de anos para chegar até nós, de forma que esta é uma maneira de analisarmos diretamente o passado do cosmos. Sabe-se, por exemplo, que cerca de 700 milhões de anos após o Big Bang, já existiam algumas estrelas.
Através da determinação da composição de estrelas antigas, os astrônomos podem entender a composição química do Universo nos seus primeiros milhões de anos de vida, assim como podem justificar os elementos que compõem as gerações seguintes de estrelas. Fonte: Adaptado - FREBEL, Anna; Searching for the Oldest Stars, 2015, p. 9. .

quarta-feira, 28 de outubro de 2015

Estrelas também podem ser rejuvenescidas


Por Diana Sena Soares, aluna de Divulgação em Astronomia (2015) no IAG/USP

Brasileiros descobrem o primeiro botox estelar em gêmea do Sol e resolvem mistério sobre estrelas pobres em berílio.


Representação artística de estrela AGB (esquerda) transferindo material para a gêmea solar HIP10725. Figura adaptada por Irene Agnoletti e Jorge Meléndez.   



Assim como as pessoas, estrelas também podem passar por processos de botox. Diferente dos métodos utilizados por nós, envolvendo toxinas produzidas por agentes biológicos, as estrelas possuem um outro truque na manga: conseguem parecer muito mais jovens apenas girando mais rápido do que o normal! É claro que esse processo não é espontâneo afinal, ninguém rejuvenesce sem ter que fazer algum tipo de esforço. O estudo desse evento ajudou astrônomos brasileiros a desvendar um mistério que vinha há tempo os assombrando: a falta do elemento berílio em algumas estrelas semelhantes ao Sol. 



O estudo em questão envolve as chamadas gêmeas solares estrelas muito parecidas com o nosso Sol, como o próprio nome diz. O Prof Jorge Melendez (USP) estuda desde 2009 alguns desses objetos, fazendo uso do telescópio VLT do Observatório Europeu do Sul (ESO). Dentre eles, um astro em particular chamou muito a sua atenção: a estrela HIP10725 não possui o elemento químico berílio, apesar de tal elemento ser abundante em todas as outras gêmeas solares e também no Sol. Se o berílio é um elemento característico desse tipo de estrelas, porque apenas essa seria diferente? Tal questão intrigante só voltou a ser estudada alguns anos depois pelo aluno de iniciação científica Lucas Schirbel (USP), que analisou esse astro em mais detalhes e resolveu o mistério. 


Lucas Schirbel, aluno da graduação em Astronomia da USP. Ele é o autor principal da descoberta sobre e gêmea solar rejuvenescida.

Gêmea solar?

Para que o objeto seja considerado gêmeo solar, precisa ter temperatura, massa e composição química semelhantes ao nosso Sol. Lucas Schirbel, autor principal do estudo, afirma que “essa estrela é curiosa, pois se usarmos o carbono, o nitrogênio ou o oxigênio, que são chamados de elementos voláteis, a HIP 10725 se encaixa no que a gente chama de gêmea solar. Porem a quantidade de ferro, um elemento refratário que se condensa facilmente em poeira, é um pouco menor do que o esperado para uma gêmea solar.
A idade da estrela também deveria ser similar à do Sol, para ser considerada gêmea, mas como esse é um parâmetro de difícil medição, acaba por ser ignorado algumas vezes. Foi justamente a idade da estrela que fez toda a diferença: a partir dela foi possível provar que a HIP10725 possuía uma pequena estrela companheira, fazendo-a girar mais rápido e resolvendo o mistério sobre a sua falta de berílio. 
Definir se uma estrela é gêmea do Sol não é um trabalho tão simples. Diferentemente do termo gêmeousado para pessoas, quando o mesmo é aplicado para objetos estelares ele se refere apenas às suas características estruturais, sem ter nenhuma relação com o nascimento das estrelas.




Imagem da estrela gêmea solar HIP10725 (no centro) obtida do Digitized Sky Survey


Porque Berílio?

A falta de berílio foi a primeira evidência de que havia algo de diferente naquela estrela, mas não foi a única. A HIP10725 também apresentava quantidades de elementos pesados (como ítrio, bário e lantânio) muito excessivas para uma estrela pouco evoluída. Elementos pesados como esses são produzidos em estrelas gigantes que estão numa fase evolutiva bem mais avançada, conhecida como fase AGB, e por isso essas estrelas evoluídas são chamadas de "estrelas AGB". Com base nisso, o grupo de pesquisa passou a utilizar a hipótese de que a HIP10725 possuía uma AGB companheira, responsável por contaminá-la com tais elementos pesados ao mesmo tempo em que a fazia destruir seu berílio. 


Telescópios VLT (8 metros) do ESO, no Observatório Paranal, em Chile. Um desses telescópios foi usado para estudar o berílio e outros elementos químicos na gêmea solar HIP 10725.


O tempo resolve tudo

O excesso de elementos químicos pesados era evidência da suposta estrela gigante AGB, mas ao invés de encontrar um astro gigante, foi encontrada uma pequena anã branca – o remanescente de uma estrela, já no fim de sua vida. Na verdade, isso não é estranho, pois estrelas AGB têm um tempo de vida muito curto, e a outrora companheira gigante da nossa HIP10725 já tinha envelhecido há tempos e se tornara uma minúscula anã. Ainda assim, os efeitos que ela induziu na gêmea solar são visíveis 

A velocidade de rotação de uma estrela pode ser usada para estimar a idade dela. Ao se determinar a velocidade com que a gêmea solar HIP 10725 estava girando, foi calculado que corresponderia ao de uma estrela de apenas 1 bilhão de anos. Entretanto, já era de conhecimento do grupo que ela tem na verdade 5 bilhões de anos! Segundo o Prof José Dias do Nascimento e Matthieu Castro (UFRN), esse fenômeno é “o efeito botox estelar, que causa o aparente rejuvenescimento da estrela devido ao aumento da rotação”. Esse aumento só foi possível pela forcinha da companheira, que ao transferir material para a gêmea solar, a fez girar mais rápido. Essa alta rotação da HIP10725 também é a responsável por seu baixo nível de berílio, pois a estrela dá voltas tão rápido que acelera muito a destruição desse elemento químico. 

Esse resultado também pode ser aplicado a outras gêmeas solares, como cita o Prof Jorge Melendez: outras quatro gêmeas solares com níveis baixos de berílio, observadas por uma equipe japonesa em 2011, podem ter companheiras anãs brancas, o que poderia explicar o mistério do seu baixo berílio”.


Há planetas?

Ainda que a estrela seja muito parecida com o Sol, a sua companheira AGB já foi tão grande em estágios anteriores da vida que provavelmente engoliu qualquer planeta que possa ter se formado junto com a HIP10725. Entretanto, quando a AGB expeliu seu envoltório e virou uma anã branca, deixou muitos rastros de poeira. A partir dessa poeira é possível surgir os planetas fênix: nascidos literalmente das cinzas da AGB.

terça-feira, 13 de janeiro de 2015

Como ser astrônoma/astrônomo profissional

Milhares de pessoas têm o sonho de se tornar astrônomos/astrônomas. Para se tornar astrônomo profissional é necessário graduação em Física ou Astronomia, e pós-graduação em Astronomia.

Astronomia (ou Astrofísica) é o estudo dos astros e do próprio universo, usando as ferramentas da Física. Por isso, a graduação em Astronomia é similar à graduação em Física. A principal diferença é que na graduação em Astronomia existem disciplinas básicas (obrigatórias) e eletivas de Astronomia, como por exemplo "Introdução à Astronomia", "Planetas e Sistemas Planetários", "Astrofísica Estelar" e "Astrofísica Galáctica e Extragaláctica". 

Na graduação em Física às vezes estão disponíveis disciplinas eletivas de Astronomia. Por exemplo, na USP os alunos do bacharelado em Física (do IF/USP) podem se matricular em diversas disciplinas de Astronomia oferecidas pelo IAG/USP. Outra opção é estudar por sua conta diversos temas de Astronomia em nível introdutório. É importante ter pelo menos noções básicas de Astronomia (p.ex. conceitos como magnitude, diagrama H-R, classificação de estrelas), para ter um melhor desempenho na pós-graduação.

Caso o bacharelado em Física da sua universidade não ofereça nenhuma disciplina básica de astronomia, existem muitos livros de Introdução à Astronomia (principalmente em Inglês) que você pode tentar estudar sozinho. Um dos que eu mais gosto para Astronomia em nível introdutório é o "The Essential Cosmic Perspective" (ou o mais completo "The Cosmic Perspective"), por Jeffrey Bennet e co-autores. Existem vários outros livros desse tipo. Para estudar os conceitos básicos não é necessário adquirir a ultima edição dos textos; pode encontrar edições anteriores a um melhor preço (usados, ou novos, na Amazon).

Na graduação você aprenderá apenas as ferramentas básicas. Caso tenha interesse em aprofundar seus conhecimentos ou fazer pesquisa em Astronomia, é importante fazer uma pós-graduação. A grande maioria de Astrônomos profissionais no Brasil (e no mundo) que fizeram pós-graduação em Astronomia, fez primeiro graduação em Física, pois existem poucas universidades que oferecem bacharelado em Astronomia (no Brasil, a UFRJ, USP, UFS). Alunos com bacharelado em Engenharia também podem fazer pós-graduação em Astronomia, porem é necessário ter conhecimentos básicos de Física pois geralmente é necessário aprovar um exame de Física para entrar na pós-graduação. Para os alunos de engenharia, é importante estudar disciplinas adicionais de Física que podem não fazer parte da sua estrutura curricular, como por exemplo Electromagnetismo e Mecânica Quântica.

Existem várias universidades/institutos no Brasil oferecendo Mestrado e Doutorado em Astronomia (p. ex., USP, Observatório Nacional, UFRGS, UFRN, UFRJ, UNIFEI, UNIVAP, INPE). A qualidade da graduação e pós-graduação no Brasil é razoavelmente boa. Ou seja, não é necessário sair ao exterior para se tornar astrônomo. No entanto, se tiver a oportunidade, recomendo fortemente em algum momento tentar fazer algum estágio fora (no bacharelado, mestrado ou doutorado). Estágios no exterior são mais comuns no doutorado. Se quiser, pode fazer o bacharelado ou pós-graduação no exterior, claro. Após o doutorado e antes de obter um emprego fixo, os astrônomos profissionais geralmente têm  empregos temporários (1 a 3 anos) de "pós-doutorado", que podem ser no país ou no exterior (eu fiz pós-doutorado nos Estados Unidos, Austrália e Portugal).

Boa parte dos Astrônomos profissionais no Brasil trabalham em Universidades ou Institutos de Pesquisa. Nas universidades geralmente a função principal é dar aulas e realizar pesquisa, e também é possível orientar alunos de graduação ou pós-graduação. Nos Institutos de pesquisa (p.ex., INPE, LNA) podem ser desenvolvidas diversas funções como a pesquisa pura, gerenciamento de projetos (por ex. os observatórios Gemini, SOAR e OPD são gerenciados pelo LNA), e construção de instrumentação astronômica. Além da pesquisa, também existe a possibilidade de dar aulas e orientar alunos.

O trabalho de pesquisa realizado pelo astrônomo depende da sua área de especialização. Por exemplo existem astrônomos "observacionais" que obtêm dados em telescópios no Brasil (OPD) ou exterior (ESO, Keck, Subaru, Gemini, CFHT, etc.), ou inclusive em observatórios espaciais (p.ex., Hubble). Esses dados podem ser empregados pelo próprio pesquisador ou por alunos do seu grupo. Astrônomos "teóricos" podem trabalhar desenvolvendo teorias a partir de equações básicas, o que pode incluir também uso de simulações no computador. Embora o principal campo de atuação dos astrônomos profissionais seja a pesquisa/ensino, existem também alguns astrônomos em Centros de Pesquisa e Divulgação Científica, como o Museo de Astronomia e Ciências Afins (MAST), difundindo o conhecimento astronômico para o grande público.

sexta-feira, 14 de novembro de 2014

Como são avaliados os astrônomos?


Os cientistas são geralmente avaliados pelo numero de artigos e de citações, mas outros fatores também deveriam ser levados em conta.

Por Elvis Cantelli, aluno de Divulgação em Astronomia no IAG/USP


Ao lermos uma matéria sobre ciência, em geral não temos uma idéia sobre o pesquisador e como ele se encaixa no meio académico. Porém, entre seus pares, o cientista está sendo analisado e classificado constantemente, para fins de financiamento ou afim de que sua instituição seja avaliada, ou para o conceito de seus cursos de pós­ graduação, entre outros.

Um pesquisador tem como objetivo principal produzir conhecimento e fazer com que este chegue até outros cientistas (idealmente esse conhecimento deveria chegar também ao publico em geral de maneira didática). Para tanto, é necessário que ele publique suas análises e descobertas em periódicos científicos, arbitrados por outros pesquisadores que verificam o método e a validade do trabalho. Em tese, quanto mais um cientista publica, mais ele está gerando ciência, e o número de publicações é usado para avaliar a “produtividade” do pesquisador. 

Mas essas publicações estão gerando impacto? Isso pode ser avaliado usando as citações dos artigos. Quanto mais um artigo é citado, maior é seu impacto na comunidade científica, ou seja, a publicação está se mostrando útil para a geração de mais conhecimento. A partir disso, podemos avaliar um pesquisador pelo seu índice de impacto, ou como chamamos, índice­-h. Funciona assim: suponhamos que um pesquisador tenha um índice-h de 27. Isto significa que ele tem pelo menos 27 artigos com no mínimo 27 citações cada. Se pararmos para pensar, não é justo comparar um cientista que acabou de ser contratado por uma universidade com outro que já é professor há muitos anos. Para isso existe o índice­-m, onde normalizamos (dividimos) o índice­-h pelo número de anos que o pesquisador está ativo (anos desde sua primeira publicação). O índice-m de astrônomos da Univ. São Paulo (IAG/USP) e da Universidad de Buenos Aires (IAFE), é comparado em matéria de Viviana Marquez, que mostra que os professores de Astronomia de ambas universidades têm impacto similar.

Um cientista pouco "produtivo" (com poucos artigos), pode ter um impacto muito alto na ciência (muitas citações, ou alto índice-m), não necessariamente obedecendo a regra de produtividade imposta pelas agencias de fomento. Esta política do publish or perishexpressão em inglês para publique ou pereça, costuma incentivar uma prática conhecida como “ciência salame”, em que o pesquisador literalmente fatia o seu trabalho em vários artigos, afim de aumentar seu numero de publicações. Porem a situação é mais complexa. Por exemplo, para obter financiamento ou tempo de observação, é necessário mostrar resultados anteriores que justifiquem o pedido, incentivando a publicação de artigos. Outro aspecto a ser considerado é o tempo que demora uma publicação; se demorar demais, outro grupo pode ser o primeiro a realizar a descoberta, ou a demora pode prejudicar os alunos de pós-graduação, pois é necessário publicar no mínimo 1 artigo como primeiro/a autor/a para conseguir o título de doutor.


Porém, apenas as citações não são suficientes para avaliarmos a qualidade de um docente. Por exemplo, nas universidades temos que o ensino é de suma importância, e mesmo que alguns pesquisadores possuam baixo nível de produtividade científica, podem ministrar excelentes cursos, que no final contribui mais em um contexto da formação acadêmica dos estudantes. Por outro lado, o cientista pode ter menor produtividade na publicação de artigos, mas talvez tem maior impacto em outras áreas tais como a divulgação científica, que é de importância fundamental para transmitir o conhecimento científico para o público em geral.

sábado, 1 de novembro de 2014

Brasil investe pouco em ciência e tecnologia

Recente matéria na Folha de São Paulo mostra que a ciência brasileira avançou consideravelmente nos últimos 20 anos no número de trabalhos científicos publicados. Porem, como veremos a seguir, os investimentos do país ainda estão muito aquém de outros países.

Para estudar o nível de investimentos do Brasil para o seu PIB (produto interno bruto), usei os dados do número de estudos publicados por diversos países em 2013 segundo a Folha, e o PIB de 2013 (já corrigido pela paridade de poder de compra) segundo dados do Banco Mundial.

A comparação é mostrada na figura a seguir, onde a linha representa o comportamento aproximado dos países desenvolvidos. Como podemos apreciar, o Brasil está bem abaixo dessa linha, ou seja, para o seu PIB o Brasil publica muito menos do que países desenvolvidos. Embora seja verdade que o Brasil tem melhorado nos últimos 20 anos, certamente o Brasil precisa investir muito mais em ciência e tecnologia para sair do subdesenvolvimento.

Número de trabalhos científicos publicados por diversos países em função do PIB (corrigido pela paridade de poder de compra), usando dados para o ano 2013 da Folha de São Paulo e Banco Mundial. (c) Jorge Meléndez. 
Podemos conferir que o Brasil de fato está investindo muito pouco usando dados do worldbank sobre a porcentagem do PIB que os países investem em ciência, como mostrado na Figura a seguir. O Brasil investe apenas 1,2% do seu PIB em ciência, enquanto que países desenvolvidos investem tipicamente 2-3% do seu PIB.

Investimento em ciência em porcentagem do PIB, usando dados do worldbank. Brasil somente investe em ciência 1,2% do seu PIB. (c) Jorge Meléndez
Segundo as comparações acima, o Brasil precisaria pelo menos duplicar o seu investimento em ciência e tecnologia para ter uma performance parecida à dos países desenvolvidos. Em Astronomia, o Brasil deveria se associar ao European Southern Observatory (ESO). Infelizmente alguns cientistas pensam pequeno e acham que o Brasil não deveria investir em grandes projetos de ciência e tecnologia. Precisamos de pessoas com visão, com coragem de investir pesado em C&T. Temos que pensar em grande, para um dia chegar a ser uma grande nação.

domingo, 26 de outubro de 2014

Por que nosso vizinho Marte é tão “leve”?

Por Fabrício Freitas, aluno de Divulgação em Astronomia no IAG/USP

Astrônomo brasileiro, André Izidoro da UNESP, cria novo modelo que explica um antigo mistério na astronomia, a formação de Marte.


Marte tem apenas 10% da massa da Terra. (c) NASA.

Há muito tempo astrônomos criam modelos para explicar como ocorreu a formação dos planetas. Estes modelos eram postos a prova em simulações de computadores, entretanto nenhum modelo reproduzia um planeta na posição que Marte se encontra com tão pouca massa.

Na década de 90 surgiram os primeiros modelos numéricos criados por George Wetherill e John Chambers. Na região dos planetas rochosos (onde se encontram Mercúrio, Vênus, Terra e Marte) estes modelos explicavam a formação de planetas com massa próxima da Terra mas não planetas como Marte e Mercúrio, que tem apenas 10% da massa da Terra.

A grande sacada de Izidoro foi criar um modelo numérico que leva em conta o cenário da Lacuna Parcial. Neste modelo o gás que gerou o sistema solar não estava distribuído de maneira uniforme; havia regiões com menos matéria entre 1 e 3 vezes a distância da Terra ao Sol, onde Marte se formou.

Izidoro ressalta em declarações por email que seu modelo é especifico para o Sistema Solar “Em relação ao nosso modelo, ele foi desenvolvido exclusivamente para o Sistema Solar. Ou seja, ele não tem implicações diretas para a existência de planetas similares a Terra em sistemas extrasolares. É importante também ressaltar que as condições para a formação de planetas (rochosos) em torno de outras estrelas podem ser bastante diferentes daquelas que o Sistema Solar teve.”

O trabalho de Izidoro ganhou a atenção do já aclamado Dr. John Chambers, que escreveu um artigo sobre este trabalho na revista Science. Em declarações exclusivas, Chambers ainda exalta o trabalho de Izidoro “Ele deu uma importante nova contribuição mostrando que o material que formou os planetas poderia não estar distribuído uniformemente com a distância do Sol – poderia ter havido lacunas ou regiões com pouco material.”

domingo, 19 de outubro de 2014

Por que Marte é tão pequeno?


Nota de imprensa IAG/2014-02. Embargo até 20 de fevereiro 2014
Exemplo de nota de imprensa por Stephan Hanada Hermenegildo, aluno de Divulgação em Astronomia, IAG/USP.

Uma equipe de cientistas liderada por astrônomos brasileiros elaborou um modelo alternativo para explicar o porquê de Marte ser tão pequeno. Utilizando simulações numéricas eles concluíram que houve perda de matéria na época de formação dos atuais planetas rochosos. Esse estudo também é relevante na busca de vida extraterrestre.

Os pesquisadores da UNESP, em parceria com colegas franceses, alemães e norte-americanos, fizeram vários modelos computacionais e os resultados indicaram que um planeta similar à Marte surgia quando, no local, havia redução (depleção) de mais da metade da matéria original. Essa depleção implicaria que a nuvem protossolar não era uniforme como pensavam os astrônomos.

Ilustração do nosso Sistema Solar jovem e sua nuvem de matéria que daria origem aos planetas. (c) NASA

Uma outra tentativa de explicação sobre o tamanho do nosso vizinho vermelho é o Grand Tack. Esta teoria diz que Júpiter, quando jovem, invadiu a órbita de Marte agregando a massa que o formaria e depois retornado a seu local original. “Esse modelo é válido, mas bastante questionável porque é muito improvável que isso realmente tenha acontecido”, explica Othon Winter, coordenador do estudo.

Outro resultado desse estudo mostra que planetas com o tamanho da Terra são também formados, no mesmo local, e “com substanciais quantidades de água, sendo esses valores próximos a quantidade estimada na Terra”, diz André Izidoro, autor da pesquisa.

Ainda no campo da astrobiologia, Izidoro é cauteloso com relação a aplicação do trabalho na procura por vida em outros planetas. “[O modelo] foi desenvolvido exclusivamente para o Sistema Solar. Ou seja, ele não tem implicações diretas para a existência de planetas similares a Terra em sistemas extrassolares. É importante também ressaltar que as condições para a formação de planetas (terrestres) em torno de outras estrelas podem ser bastante diferentes daquelas que o Sistema Solar teve.”

O artigo Terrestrial planet formation in a protoplanetary disk with a local mass depletion: a successful scenario for the formation of Mars foi publicado em Fevereiro 2014 no The Astrophysical Journal 782, 31

Contato:
André Izidoro
Observatoire de la Côte d'Azur, Nice, França.

Tel: xxxxx-xxxxx
email: xxxxx