{"id":7966,"date":"2024-10-29T15:16:38","date_gmt":"2024-10-29T14:16:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.christian-doppler.net\/?post_type=thema&p=7966"},"modified":"2024-10-29T15:16:39","modified_gmt":"2024-10-29T14:16:39","slug":"astronomia","status":"publish","type":"thema","link":"https:\/\/www.christian-doppler.net\/pt-pt\/thema\/astronomia\/","title":{"rendered":"Astronomia"},"content":{"rendered":"\n
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Em 25 de maio de 1842, Christian Doppler apresentou \u00e0 Sociedade Real da Bo\u00eamia o seu livro “Sobre a luz colorida das estrelas duplas”, pelo qual se tornou famoso em todo o mundo.<\/p>\n\n\n\n

O Efeito Doppler e as estrelas coloridas<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Na \u00e9poca de Doppler, os f\u00edsicos j\u00e1 conseguiam medir as frequ\u00eancias da luz (como uma oscila\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica). Eles observaram que a luz vermelha possui uma frequ\u00eancia menor (a partir de 390 THz, ou seja, 390 seguido de 12 zeros de oscila\u00e7\u00f5es por segundo) do que a luz azul (at\u00e9 770 THz).<\/p>\n\n\n\n

Como cada elemento qu\u00edmico emite (ou absorve) luz em frequ\u00eancias espec\u00edficas, a separa\u00e7\u00e3o da luz (por prismas de vidro ou redes de difra\u00e7\u00e3o) nessas “linhas espectrais” \u00e9 uma t\u00e9cnica importante para o estudo das estrelas.<\/p>\n\n\n\n

Quanto mais r\u00e1pido uma estrela se afasta de n\u00f3s, mais a sua luz \u00e9 deslocada para frequ\u00eancias menores, ou seja, para o vermelho. As linhas espectrais de determinados elementos s\u00e3o ent\u00e3o encontradas em frequ\u00eancias menores do que na Terra ou em estrelas mais pr\u00f3ximas, como o Sol.<\/p>\n\n\n\n

Quando o plano orbital de estrelas duplas est\u00e1 aproximadamente na nossa linha de vis\u00e3o, as estrelas, ao girarem em torno do seu centro de massa, movem-se periodicamente em dire\u00e7\u00e3o a n\u00f3s ou afastam-se de n\u00f3s. Christian Doppler concluiu que, como resultado, a sua cor deveria mudar periodicamente. Este fen\u00f4meno e o c\u00e1lculo da magnitude da varia\u00e7\u00e3o constituem um caracter\u00edstico “Efeito Doppler”.<\/p>\n\n\n\n

Astronomia hoje: as possibilidades do Efeito Doppler<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Hoje, com a ajuda do efeito Doppler, n\u00e3o s\u00f3 \u00e9 poss\u00edvel calcular as velocidades das estrelas e gal\u00e1xias em rela\u00e7\u00e3o a n\u00f3s, mas tamb\u00e9m suas dist\u00e2ncias, bem como os per\u00edodos de rota\u00e7\u00e3o e as massas de estrelas duplas. A medi\u00e7\u00e3o precisa da \u00f3rbita da estrela S2 ao redor do centro da nossa Via L\u00e1ctea foi premiada com o Nobel em 2020 e comprovou a exist\u00eancia de um buraco negro com uma massa de mais de 4 milh\u00f5es de massas solares. Com o efeito Doppler, tamb\u00e9m foi poss\u00edvel mostrar que estrelas que explodem como supernovas expulsam material a quase 10% da velocidade da luz.<\/p>\n\n\n\n

A astronomia moderna seria impens\u00e1vel, ou mesmo imposs\u00edvel, sem as descobertas de Christian Doppler.<\/p>\n\n\n\n

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Contribui\u00e7\u00e3o de Dr. Julia Weratschnig, Haus der Natur, Curadora de Astronomia<\/p>\n\n\n\n

O que o buraco negro no centro da Via L\u00e1ctea revela sobre a gravidade<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n

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Esta simula\u00e7\u00e3o mostra as \u00f3rbitas de estrelas muito pr\u00f3ximas do buraco negro supermassivo no cora\u00e7\u00e3o da Via L\u00e1ctea. Uma dessas estrelas, chamada S2, orbita a cada 16 anos e passa muito perto do buraco negro em maio de 2018. Este \u00e9 um laborat\u00f3rio perfeito para testar a f\u00edsica gravitacional e, especificamente, a teoria da relatividade geral de Einstein. A pesquisa sobre a \u00f3rbita de S2 foi apresentada num artigo intitulado \u201cDetection of the Gravitational Redshift in the Orbit of the Star S2 near the Galactic Centre Massive Black Hole\u201d, pelo GRAVITY Collaboration, que apareceu na revista\u00a0Astronomy & Astrophysics<\/em>\u00a0em 26 de julho de 2018.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Sempre que o tema da astronomia \u00e9 discutido, a conversa inevitavelmente se volta para os buracos negros. Os buracos negros s\u00e3o objetos de superlativos, que exercem um imenso fasc\u00ednio. Na sua explica\u00e7\u00e3o, a f\u00edsica que conhecemos atinge os seus limites: s\u00e3o extremos em tudo o que podemos imaginar, uma vit\u00f3ria da gravidade sobre todas as outras for\u00e7as da natureza. A mat\u00e9ria que cai num buraco negro desaparece para sempre al\u00e9m do horizonte de eventos. Para entender um buraco negro, precisar\u00edamos unificar a teoria da relatividade e a f\u00edsica qu\u00e2ntica: um objetivo que a f\u00edsica ainda n\u00e3o conseguiu alcan\u00e7ar.<\/p>\n\n\n\n

O pr\u00f3prio Einstein duvidava de suas pr\u00f3prias previs\u00f5es e acreditava que buracos negros n\u00e3o existiam no universo. Tais monstruosidades n\u00e3o deveriam existir. Mas no s\u00e9culo XX, surgiram n\u00e3o apenas evid\u00eancias de que os buracos negros existem, mas tamb\u00e9m de que n\u00e3o s\u00e3o objetos raros. E enquanto as evid\u00eancias indiretas aumentavam ao longo dos anos, at\u00e9 que os astr\u00f4nomos n\u00e3o pudessem mais duvidar da exist\u00eancia de buracos negros, em 2018 foi obtida a primeira imagem de r\u00e1dio direta de um buraco negro. Esta imagem foi particularmente not\u00e1vel, pois correspondeu quase exatamente \u00e0s previs\u00f5es e simula\u00e7\u00f5es \u2014 mais uma evid\u00eancia da precis\u00e3o da teoria da relatividade geral.<\/p>\n\n\n\n

Os buracos negros s\u00e3o objetos peculiares. Existem buracos negros estelares \u2014 remanescentes de estrelas ap\u00f3s a explos\u00e3o de supernova de uma estrela massiva; eles t\u00eam v\u00e1rias vezes a massa do Sol \u2014 e existem buracos negros supermassivos: verdadeiros gigantes de massa, que s\u00e3o v\u00e1rias milh\u00f5es de vezes mais pesados que o nosso Sol. Os chamados “buracos negros intermedi\u00e1rios”, que caem entre esses dois extremos, parecem ser muito raros.<\/p>\n\n\n\n

Os astr\u00f4nomos agora est\u00e3o bastante seguros de que no centro de quase todas as gal\u00e1xias existe um buraco negro supermassivo. Os astr\u00f4nomos sabem disso, por um lado, a partir de observa\u00e7\u00f5es de n\u00facleos gal\u00e1cticos ativos de gal\u00e1xias distantes \u2014 ativo significa que a mat\u00e9ria est\u00e1 caindo no buraco negro central, um processo que libera muita energia. O \u00fanico processo que pode liberar essas quantidades de energia \u00e9 a enorme gravidade dos buracos negros. Esses buracos negros, tamb\u00e9m chamados de quasares, s\u00e3o ironicamente alguns dos objetos mais brilhantes do universo.<\/p>\n\n\n\n

Tamb\u00e9m na Via L\u00e1ctea, a nossa gal\u00e1xia natal, h\u00e1 um buraco negro supermassivo. Este objeto \u2014 a 26.000 anos-luz da Terra \u2014 est\u00e1 escondido da observa\u00e7\u00e3o visual direta por g\u00e1s e poeira densos. Al\u00e9m disso, o nosso buraco negro n\u00e3o est\u00e1 numa fase ativa \u2014 atualmente, n\u00e3o h\u00e1 grandes quantidades de mat\u00e9ria caindo nele. Portanto, observa\u00e7\u00f5es diretas s\u00e3o dif\u00edceis. Sabemos da presen\u00e7a do buraco negro principalmente por meio de medi\u00e7\u00f5es indiretas. Um pequeno grupo de estrelas orbita o buraco negro a velocidades muito altas: a estrela mais r\u00e1pida desse grupo observado at\u00e9 agora atinge velocidades de at\u00e9 oito por cento da velocidade da luz!<\/p>\n\n\n\n

Os astr\u00f4nomos t\u00eam cada vez mais meios para explorar essas regi\u00f5es ocultas: al\u00e9m da luz vis\u00edvel, infravermelho, ondas de r\u00e1dio e raios gama oferecem \u00e0 astronomia novas vis\u00f5es dos processos celestes. Assim, diferentes comprimentos de onda s\u00e3o usados para oferecer diferentes perspectivas sobre um determinado fen\u00f4meno.<\/p>\n\n\n\n

Nos \u00faltimos anos, isso permitiu que as observa\u00e7\u00f5es e detec\u00e7\u00f5es indiretas dos processos no centro gal\u00e1ctico fossem verificadas cada vez mais por observa\u00e7\u00f5es diretas. O buraco negro no centro \u2014 ou melhor, aquela regi\u00e3o espacial que acreditamos abrigar o buraco negro \u2014 \u00e9 orbitado por v\u00e1rias estrelas que levam apenas alguns anos para completar uma \u00f3rbita. Seus movimentos s\u00e3o observados com precis\u00e3o usando telesc\u00f3pios de infravermelho. Enquanto a luz vis\u00edvel \u00e9 absorvida pelas nuvens de poeira entre n\u00f3s e o centro da Via L\u00e1ctea, a radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica na faixa do infravermelho pode penetrar essas nuvens. Espera-se ver fortes efeitos da teoria da relatividade geral na regi\u00e3o espacial ao redor de um buraco negro. O centro da Via L\u00e1ctea \u00e9 como um grande laborat\u00f3rio para a pesquisa gravitacional.<\/p>\n\n\n\n

E o que tudo isso tem a ver com Christian Doppler?<\/p>\n\n\n\n

O efeito Doppler, nomeado em homenagem a Christian Doppler, descreve a altera\u00e7\u00e3o do comprimento de onda em fun\u00e7\u00e3o do estado de movimento de uma fonte ou do receptor. Este efeito \u00e9 bem conhecido do nosso dia a dia no caso de ondas sonoras, por exemplo, a mudan\u00e7a na altura do som da sirene de um carro de pol\u00edcia em movimento. Na astronomia, a observa\u00e7\u00e3o do efeito Doppler nas linhas espectrais da luz vis\u00edvel \u00e9 usada para medir movimentos radiais em dire\u00e7\u00e3o \u00e0 Terra ou afastando-se dela. Muitas estrelas bin\u00e1rias e exoplanetas devem sua descoberta, entre outras coisas, ao efeito Doppler.<\/p>\n\n\n\n

Linhas espectrais caracter\u00edsticas existem n\u00e3o apenas na luz vis\u00edvel das estrelas, mas tamb\u00e9m em todos os outros comprimentos de onda. No infravermelho, por exemplo, s\u00e3o medidas linhas de hidrog\u00e9nio e h\u00e9lio.<\/p>\n\n\n\n

Embora o efeito Doppler possa ser explicado pela f\u00edsica cl\u00e1ssica, em altas velocidades \u00e9 necess\u00e1rio considerar tamb\u00e9m os efeitos da teoria da relatividade especial \u2014 como a dilata\u00e7\u00e3o do tempo \u2014 para descrever corretamente a mudan\u00e7a no comprimento de onda.<\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m do movimento relativo entre a fonte e o receptor, h\u00e1 outras causas f\u00edsicas para uma mudan\u00e7a no comprimento de onda. Quando uma onda eletromagn\u00e9tica \u00e9 emitida de um objeto de grande massa, ela deve superar a gravidade e, segundo a teoria da relatividade geral, perde energia, ou seja, o comprimento de onda aumenta. Nesse caso, fala-se de um desvio para o vermelho gravitacional (na literatura especializada, \u00e0s vezes referido como efeito Doppler gravitacional), que n\u00e3o \u00e9 causado pelo movimento da fonte de luz ou do receptor. Este tamb\u00e9m deve ser considerado na interpreta\u00e7\u00e3o do sinal proveniente de objetos no entorno de um buraco negro. (A expans\u00e3o c\u00f3smica tamb\u00e9m causa um desvio para o vermelho, que resulta da expans\u00e3o do pr\u00f3prio espa\u00e7o.)<\/p>\n\n\n\n

O ambiente do buraco negro supermassivo no centro da Via L\u00e1ctea permite que os astr\u00f4nomos testem v\u00e1rias previs\u00f5es da teoria da relatividade usando o efeito Doppler. Com o Very Large Telescope (VLT) do ESO, um pequeno grupo de estrelas que orbitam o buraco negro central em \u00f3rbitas muito estreitas foi observado com precis\u00e3o. Dados de mais de duas d\u00e9cadas foram analisados para o estudo.<\/p>\n\n\n\n

Em particular, uma dessas estrelas est\u00e1 no centro dos estudos: a estrela S2, que, em sua \u00f3rbita ao redor do buraco negro, no periastro (o ponto de maior aproxima\u00e7\u00e3o), \u00e9 acelerada a quase tr\u00eas por cento da velocidade da luz. A estas velocidades extremas, os efeitos relativ\u00edsticos desempenham, como esperado, um papel significativo.<\/p>\n\n\n\n

Os astr\u00f4nomos examinaram minuciosamente o desvio do comprimento de onda da luz emitida durante a \u00f3rbita ao redor do buraco negro. Essas medi\u00e7\u00f5es est\u00e3o em total conformidade com as previs\u00f5es da teoria da relatividade especial e geral. Assim, o laborat\u00f3rio extremo no centro da Via L\u00e1ctea confirmou mais uma vez as declara\u00e7\u00f5es da teoria da relatividade! A partir dos par\u00e2metros orbitais da estrela S2, conclui-se que o buraco negro tem uma massa de 4,1 milh\u00f5es de massas solares.<\/p>\n\n\n\n

Outra previs\u00e3o da teoria da relatividade foi testada durante as observa\u00e7\u00f5es da \u00f3rbita da estrela S2 em torno do buraco negro \u2014 a precess\u00e3o da \u00f3rbita. Este efeito significa que a \u00f3rbita el\u00edptica gira ao redor do buraco negro ao longo do tempo. O efeito da precess\u00e3o do peri\u00e9lio tamb\u00e9m \u00e9 conhecido na \u00f3rbita do planeta Merc\u00fario. O valor exato s\u00f3 p\u00f4de ser explicado pela teoria da relatividade geral.<\/p>\n\n\n\n

No entanto, a precess\u00e3o observada por \u00f3rbita na estrela S2 \u00e9 cerca de 500 vezes maior do que a de Merc\u00fario, devido \u00e0 enorme gravidade presente!<\/p>\n\n\n\n

Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica 2020
Postagem no blog sobre o Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica 2020<\/a><\/p>\n\n\n\n

Para leitura adicional:<\/p>\n\n\n\n

https:\/\/www.eso.org\/public\/news\/eso2006<\/a><\/p>\n\n\n\n

https:\/\/www.eso.org\/public\/news\/eso1825<\/a><\/p>\n\n\n\n

https:\/\/www.aanda.org\/articles\/aa\/full_html\/2020\/04\/aa37813-20\/aa37813-20.html<\/a><\/p>\n\n\n\n

https:\/\/iopscience.iop.org\/article\/10.3847\/1538-4357\/ab9c1c<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Contribui\u00e7\u00e3o de Dr. Julia Weratschnig, Haus der Natur, Curadora de Astronomia<\/p>\n\n\n\n

De Christian Doppler ao Pr\u00e9mio Nobel de 2019<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Na astronomia, o efeito Doppler desempenha um papel importante, especialmente para determinar as velocidades radiais (em dire\u00e7\u00e3o \u00e0 Terra \/ afastando-se da Terra) de objetos celestes: por exemplo, se uma estrela se move em dire\u00e7\u00e3o \u00e0 Terra, a frequ\u00eancia da luz que chega at\u00e9 n\u00f3s da estrela aumenta; se ela se afasta da Terra, a frequ\u00eancia diminui (desvio para o azul ou para o vermelho). Se um objeto se move em uma \u00f3rbita circular, \u00e0s vezes vemos luz desviada para o vermelho e \u00e0s vezes para o azul.<\/p>\n\n\n\n

Esse comportamento pode ser bem observado em sistemas de estrelas bin\u00e1rias, onde duas estrelas orbitam um centro de massa comum. Mas tamb\u00e9m planetas que orbitam uma estrela deslocam o centro de massa do sistema: n\u00e3o apenas o planeta orbita a estrela, mas tamb\u00e9m a estrela se move em torno deste centro de massa comum \u2014 ela “gira”. Este efeito \u00e9 tanto mais acentuado quanto maior for a massa do planeta. Com instrumentos astron\u00f4micos de alta resolu\u00e7\u00e3o, esse desvio Doppler da luz das estrelas pode ser observado, permitindo assim a detec\u00e7\u00e3o de um planeta que n\u00e3o emite luz pr\u00f3pria no sistema.<\/p>\n\n\n\n

Metade do Pr\u00e9mio Nobel de F\u00edsica de 2019 foi atribu\u00edda aos dois astrof\u00edsicos Michel Mayor e Didier Queloz. Gra\u00e7as \u00e0 medi\u00e7\u00e3o exata do desvio Doppler da luz das estrelas, eles descobriram em outubro de 1995 o primeiro exoplaneta que orbita uma estrela semelhante ao Sol. Este exoplaneta foi tamb\u00e9m o primeiro “J\u00fapiter Quente” observado, ou seja, um gigante gasoso como J\u00fapiter, mas que orbita muito pr\u00f3ximo de sua estrela central.<\/p>\n\n\n\n

Outros artigos sobre o Pr\u00e9mio Nobel de F\u00edsica de 2019:<\/p>\n\n\n\n