Mensageiro Sideral

De onde viemos, onde estamos e para onde vamos

 -

Salvador Nogueira é jornalista de ciência e autor de 11 livros

Perfil completo

Publicidade
Publicidade

Um brasileiro no censo da Via Láctea

Por Salvador Nogueira

No começo do ano, o satélite europeu que vai fazer o maior censo estelar da história da Via Láctea chegou à sua órbita de trabalho. Localizada a cerca de 1,5 milhão de km da Terra (mais de três vezes a distância entre o planeta e a Lua), ela permitirá à missão, chamada Gaia, monitorar precisamente cerca de 1 bilhão de estrelas — uma amostra representativa, considerando que a galáxia inteira tem entre 100 bilhões e 400 bilhões de estrelas (o número exato, claro, ninguém sabe). Trata-se de uma grande aventura científica, que infelizmente não conta com a participação oficial do Brasil. Mas não é por falta de competência. Afinal, como em quase todas as missões espaciais estrangeiras, se você procurar bem, vai acabar achando um ou dois brasileiros lá no meio do povo. No caso do Gaia, lançado em dezembro do ano passado, nosso país está representado pelo astrônomo Alberto Krone-Martins, que no momento trabalha na Universidade de Lisboa, em Portugal, focado no processamento de dados da missão.

Concepção artística do satélite Gaia, da ESA (Agência Espacial Europeia)
Concepção artística do satélite Gaia, da ESA (Agência Espacial Europeia)

O principal objetivo da missão é usar pequenas variações nas posições relativas das estrelas para determinar sua distância e movimento ao redor do centro da Via Láctea. A luz proveniente delas será colhida por dois espelhos dentro do satélite, e os dados devem também revelar muitas outras coisas, como a descoberta de planetas extrassolares e a presença de asteroides ainda não contabilizados em nosso sistema planetário.

“As medidas do Gaia vão tocar diretamente ou indiretamente todas as áreas da astronomia”, diz o astrofísico brasileiro ao Mensageiro Sideral. “Vamos aprender mais sobre a estrutura do espaço-tempo, sobre os asteroides do Sistema Solar, provavelmente também sobre alguns cometas, sobre as órbitas de nossos vizinhos, sobre como estrelas nascem, evoluem e morrem, sobre os planetas ao redor dessas estrelas, sobre a estrutura de nossa galáxia e sobre como ela provavelmente aos poucos se originou a partir da canibalização de outras galáxias menores, sobre as galáxias mais próximas de nós, sobre algumas galáxias mais distantes, sobre supernovas nessas galáxias e sobre quasares ainda mais distantes. Após o catálogo Gaia ser finalizado, até mesmo a própria escala de distâncias em nosso Universo pode ser modificada!”

Confira abaixo a íntegra do bate-papo sobre a empolgante missão, que não é da USS Enterprise, mas também é de cinco anos…

Alberto Krone-Martins no centro de controle da missão em Darmstadt, na Alemanha
Alberto Krone-Martins no centro de controle da missão em Darmstadt, na Alemanha

Mensageiro Sideral – Como você foi parar no projeto do satélite Gaia?

Alberto Krone-Martins – Além da paixão pela Astronomia, muito alimentada pelo Clube de Astronomia de São Paulo (CASP), sempre me acompanhou uma vontade de encarar grandes desafios. E o Gaia estava cheio deles! Ouvi falar dessa missão espacial ainda durante a graduação em física no IF da Universidade de São Paulo, em uma visita ao Observatório Abrahão de Moraes, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) daquela universidade. Após terminar o mestrado no IAG-USP, passei alguns meses trabalhando na Universidade de Barcelona, onde escrevi uma parte do “Simulador do Universo” do Gaia. Depois disso realizei o doutorado (com apoio da FAPESP, da CAPES, do Cofecub e do CNES) entre a Universidade de São Paulo e a Université de Bordeaux. Nessa época, trabalhando com o Prof. Ramachrisna Teixeira e a Dra. Christine Ducourant, demonstramos que era possível usar o Gaia para estudar objetos celestes extensos, como outras galáxias ou quasares em que se pode ver a galáxia hospedeira — o que deve em alguns casos perturbar as medidas que são usadas como referência para medir as posições das estrelas da Via Láctea. Estudar esses objetos extensos com o Gaia era tido como algo quase impossível de se fazer até então, uma vez que o satélite foi desenhado para estudar apenas objetos pontuais. Mas no final não apenas mostramos que era possível, como também implementamos quase tudo o que era necessário para tornar isso possível e mostramos que as informações que o Gaia pode vir a nos dar sobre esses objetos, por causa de sua resolução, provavelmente serão as mais precisas disponíveis por algum tempo! Desde então tenho trabalhado continuamente na missão, agora na Universidade de Lisboa.

Eu digo “essa missão”, e não “esse satélite”, porque não é só o satélite que importa. Também é toda uma grande colaboração de análise de dados, chamada DPAC (Data Processing and Analysis Consortium), que engloba centenas de pesquisadores e de engenheiros de software espalhados por toda Europa — e alguns bem poucos também em outros países, como o Brasil. Diferentemente de outros projetos astronômicos, como o Hubble, por exemplo, as observações realizadas pelo Gaia não são imagens, e per se não têm praticamente nenhum uso para a comunidade astronômica antes da produção do catálogo Gaia. E é o DPAC que é encarregado de criar esse catálogo, que terá influência direta ou indireta em todas as áreas da astronomia.

E não só! Partes desse catálogo também poderão ter influência em outras atividades humanas. Um exemplo: muitas pessoas estão acostumadas a usar aparelhos de GPS para se locomover, e a maior parte de nós sabe que esses aparelhos usam sinais de satélites para se localizar, certo? Mas você já se perguntou como é que os satélites de GPS se localizam e determinam seu posicionamento e orientação? Esse “controle de atitude”, no jargão técnico, no mínimo necessita de um catálogo com posições de objetos no céu, um “mapa” para guia-los. Hum…

Mensageiro Sideral – O Gaia vai basicamente fazer um censo da Via Láctea. Um bilhão de estrelas é uma amostra bem representativa das que deve ter nossa galáxia. Será o suficiente para determinar com precisão coisas que há tempos queremos saber, como, por exemplo, o número de braços da galáxia?

Krone-Martins – Para muitas coisas sim. O exemplo que deu, o número de braços da galáxia, será conhecido com bastante acurácia. Mas não apenas o número, como também sua estrutura e, talvez, sua evolução serão conhecidas. Após o catálogo Gaia ser completado teremos pela primeira vez na história da humanidade uma visão precisa e acurada de grande parte de nossa galáxia em três dimensões, e de todos os seus componentes estruturais: os braços, o disco, o bojo, as deformações que podem existir no limite da galáxia, o halo etc. E ainda mais do que isso, não somente teremos uma visão estática. Uma vez que as medidas e o processamento nos fornecem os movimentos tridimensionais desses objetos, poderemos mesmo ver os movimentos de muitas dessas estrelas!

Mensageiro Sideral – O componente de exoplanetas da missão também é bem empolgante. Não há a chance de achar outras Terras, mas pelo menos saberemos com que frequência temos Júpiters em órbitas longas, não? Qual a importância de determinar isso?

Krone-Martins – Para se entender como se formam e evoluem os sistemas planetários é necessário criar modelos teóricos e principalmente incluir de forma detalhada a dinâmica, a evolução de parâmetros orbitais do sistemas. Contudo, esses modelos teóricos precisam ser restringidos, o que é feito graças às observações de muitos tipos de sistemas planetários distintos, de várias massas e arquiteturas orbitais diferentes, incluindo esses Jupíteres em órbitas longas. Os diferentes tipos de observações de exoplanetas nos fornecem parâmetros diferentes desses corpos celestes, e algo muito central é que a astrometria com a precisão do Gaia não permite apenas a detecção de um bom número de novos exoplanetas, mas também a confirmação de quais planetas detectados anteriormente por velocidade radial ou trânsito existem realmente, e não são apenas algum tipo de sinal criado por fenômenos ocorrendo na atmosfera da estrela.

Além disso, parâmetros como a inclinação dos planos orbitais dos planetas e suas massas são informações dadas com acurácia pela astrometria. Isso é extremamente importante, pois munidos dessas informações é possível determinar se é possível ou não existirem planetas tipo Terra dentro da “zona habitável” de tais sistemas.

E sim, o Gaia não atingirá a precisão necessária para realizar a detecção e caracterização de exoplanetas de planetas terrestres em torno de estrelas parecidas com o Sol. Mas como para isso é necessário apenas precisão, e não acurácia, e precisão é mais simples de atingir, estamos quase chegando ao ponto em que será possível fazê-lo. Para isso já temos um conceito de missão espacial astrométrica para finais da próxima década sendo preparado em banho-maria.

Mensageiro Sideral – O Gaia também permitirá o estudo da matéria escura em torno da Via Láctea, mapeando a trajetória de estrelas no halo galáctico?

Krone-Martins – Sim. A partir das medidas que o satélite irá realizar poderemos reconstruir o potencial gravitacional da Via Láctea. Comparando esse potencial reconstruído a partir dos movimentos das estrelas com o potencial inferido a partir da distribuição da matéria luminosa é possível determinar a diferença entre o movimento que se observa e aquele que seria esperado dada a quantidade de matéria observada. E isso será realizado não apenas no halo, mas também em outros componentes estruturais de nossa galáxia. Outro ponto interessante é que o Gaia realizará testes extremamente precisos da relatividade geral — ordens de magnitude mais precisos do que feito até hoje –, pois, para atingir a precisão e acurácia requeridas, todo tratamento de dados leva em conta as deformações da trajetória da luz na proximidade de planetas do Sistema Solar. Se existirem problemas com a relatividade geral, esses problemas serão percebidos durante a análise dos dados da missão.

Mensageiro Sideral – Qual é o mais empolgante aspecto do satélite, na sua opinião?

Krone-Martins – É uma pergunta engraçada, pois honestamente é bem difícil de responder… tudo é tão empolgante!

Se estamos falando no objeto “satélite”, ele provavelmente é uma das peças mais precisas construídas pela humanidade. Relojoaria suíça? Nem perto. A estrutura inteira do Gaia e seus espelhos são construídos com um material tão rígido quanto o diamante — e é o maior instrumento já construído pelo ser humano com esse material. Os ângulos entre os espelhos dentro do satélite são monitorados constantemente utilizando lasers e uma técnica extremamente precisa chamada interferometria. O relógio interno do satélite? Um relógio atômico. E a câmera? É simplesmente a maior câmera já lançada ao espaço, além de uma das mais precisas já construídas, contendo quase um bilhão de pixels distribuídos em uma área de aproximadamente um metro por meio metro. Os detectores, chamados CCDs, foram desenvolvidos (e grande parte da tecnologia necessária foi inventada) sob medida para o Gaia, e entre conceito e a produção se passou uma década!

Se falarmos no desafio que é preparar toda a análise de dados, ele provavelmente originou uma das mais complexas colaborações científicas existentes. O processamento é distribuído entre centros de supercomputadores dedicados que estão espalhados pela Europa, e de forma distinta de experimentos onde os dados podem ser naturalmente distribuídos e analisados de forma separada (como em estudos de altas energias). No caso do Gaia os dados são interdependentes e a análise exige troca periódica de informação entre esses centros. Para tornar tudo isso possível, foram necessários muitos milhões de linhas de código não apenas para analisar os dados mas também para testar os próprios códigos de forma completamente automática, além de uma enorme dedicação que também pode ser contada em milhões de horas de seres humanos, para cálculos matemáticos, redação de páginas de documentação e muitos milhares de horas de teleconferências e de reuniões presenciais, que por vezes podem ser acaloradas! É um processo empolgante de aprendizado sobre projetos e pessoas — tanto no nível pessoal quanto social. Ao participar de algo assim, acaba-se também aprendendo a fazer com que centenas ou milhares de pessoas, todas altamente qualificadas, muitas com opiniões fortes e muito bem fundamentas, cheguem em uma finalidade comum. E isso tudo ainda continua pelo menos até 2021! O lançamento está apenas em três quintos do total da missão.

E se falarmos de tudo o que poderemos aprender sobre o nosso Universo com o Gaia! Como disse antes, as medidas do Gaia vão tocar diretamente ou indiretamente todas as áreas da astronomia. Vamos aprender mais sobre a estrutura do espaço-tempo, sobre os asteroides do Sistema Solar, provavelmente também sobre alguns cometas, sobre as órbitas de nossos vizinhos, sobre como estrelas nascem, evoluem e morrem, sobre os planetas ao redor dessas estrelas, sobre a estrutura de nossa galáxia e sobre como ela provavelmente aos poucos se originou a partir da canibalização de outras galáxias menores, sobre as galáxias mais próximas de nós, sobre algumas galáxias mais distantes, sobre supernovas nessas galáxias e sobre Quasares ainda mais distantes. Após o catálogo Gaia ser finalizado, até mesmo a própria escala de distâncias em nosso Universo pode ser modificada! Sabia que existe um grande problema não resolvido sobre a distância até um dos aglomerados de estrelas mais próximos de nós? As teorias de evolução estelar e medidas dos brilhos aparentes das estrelas dizem uma coisa, assim como medidas astrométricas relativas (que são dependentes de modelos). Já as medidas astrométricas globais realizadas pela missão espacial antecessora do Gaia, chamada Hipparcos, mesmo depois de muitos anos de escrutínios constante, dizem outra. Quem está certo? Apenas após o Gaia saberemos! E se existem essas discrepâncias sistemáticas em medidas de objetos próximos, que são apenas o primeiro degrau na escada de distâncias do Universo, imagine como isso pode se propagar para objetos cujas medidas dependem desse primeiro degrau!

Dito tudo isso, provavelmente o mais empolgante aspecto da missão Gaia é aquele que ainda não nos apercebemos. Conhece aquela frase da abertura de Jornada nas Estrelas? “Audaciosamente indo aonde ninguém jamais esteve”? Então, o Gaia nos permite continuar a levar o conhecimento cada vez mais longe. E a astrometria, a base da astronomia e o âmago da missão Gaia, que tem acompanhado o ser humano desde que olhamos pela primeira vez para o céu, em algum momento de nosso desenvolvimento também permitirá fazê-lo literalmente.

Acompanhe o Mensageiro Sideral no Facebook

Blogs da Folha

Publicidade
Publicidade
Publicidade