Projetos Científicos

Pré-requisitos: Os projetos descritos a seguir (dentre outros) podem ser realizados por estudantes das graduações em Astronomia, Física, Matemática e Computação. No entanto, precisam ter o conhecimento de análise estatística básica de dados (erros, histogramas e gráficos de dispersão) ou estar dispostos a se familiarizar com eles. Ainda, precisam ter disponibilidade para realizar as observações ao longo das noites no OAA/MACT-UEFS (no caso dos estudantes da UEFS).

Alguns Projetos de Pesquisa (em construção)

Sistema Solar

Pequenos Corpos

Conceito: Representam objetos rochosos e/ou gelados, variando em tamanho de alguns metros até alguns milhares de quilômetros, compreendendo asteroides próximos da Terra e do cinturão principal, satélites naturais, troianos, centauros, objetos transnetunianos, planetas anões, cometas e uma categoria recentemente descoberta chamada de objetos transicionais.

Justificativa Científica: A natureza física, distribuição, formação e evolução desses objetos são fundamentais para entender como o nosso particular Sistema Solar se formou e evoluiu, mas também investigar como os demais sistemas planetários são formados em outras estrelas. As observações também fornecem importantes vínculos aos modelos teóricos e as simulações numéricas que se destinam a explicar a formação e evolução do nosso Sistema Solar.

Proposta de Pesquisa: Investigar o Sistema Solar a partir do estudo observacional de pequenos corpos.

Fotometria -> Curva de luz, ou seja, mapear ao longo do tempo o fluxo recebido do objeto estudado. Esta técnica representa uma poderosa ferramenta que permite extrair importantes propriedades a partir das variações periódicas de brilho devido a componente rotacional. Como a seção transversal projetada no plano do céu varia devido a forma não esférica da grande maioria desses objetos, brilhos com variações periódicas podem ser mapeadas ao longo do tempo (curvas de luz).

Espectroscopia -> Os cometas, por exemplo, carregam uma quantidade significativa de material do Sistema Solar primitivo e são objetos relativamente brilhantes que podem ser observados e estudados com telescópios de pequena abertura. Uma grande quantidade de linhas de emissão são vistas no espectro óptico de um cometa e surgem devido à excitação da fluorescência dos vários tipos de moléculas e íons presentes no gás contido na cabeleira destes objetos.

Questões Motivadoras: 

1. Quais foram os ingredientes iniciais da nebulosa solar e como foram distribuídos?

2. Qual a origem da água na Terra e qual parcela veio de asteroides e cometas?

3. O que podemos dizer sobre os compostos orgânicos no Sistema Solar?

Estrelas

1. Variabilidade

Conceito: A variabilidade estelar implica em alterações detectadas no fluxo de radiação ao longo do tempo, obviamente, em uma escala relativamente curta (horas a anos) quando comparada com a própria evolução estelar do objeto estudado. O registro mais comum consiste na representação de uma curva de luz, embora a variabilidade também possa ser mapeada em espectros. As estrelas variáveis são divididas de acordo com a causa da variabilidade, em físicas (intrínsecas) e geométricas (extrínsecas).

Justificativa Científica: A observação sistemática de estrelas variáveis permite obter importantes informações como a massa, o raio, a luminosidade, a temperatura, a estrutura interna e externa, a composição, o avermelhamento e a evolução. As estrelas variáveis pulsantes, particularmente as denominadas Cefeidas Clássicas e RR Lyrae são, por exemplo, os objetos mais indicados para a determinação de distâncias astronômicas em escalas Galáctica e extragaláctica.

Proposta de Pesquisa: Contribuir com os estudos fotométricos clássicos que objetivam identificar e caracterizar estrelas variáveis. No caso envolvendo aglomerados, a detecção de variáveis pulsantes como Cefeidas Clássicas e Delta Scuti, além de outros tipos como as binárias eclipsantes, serão fundamentais para determinar com bastante precisão as respectivas distâncias.

Questões Motivadoras:

1. Qual a importância das variáveis cefeidas descobertas pela astrônoma Henrietta Swan Leavitt (1868-1921)?

2. Como correlacionar as propriedades das variáveis com as demais estrelas dos aglomerados?

3.  De que forma podemos compreender o processo dinâmico (envolvendo o próprio meio) na formação e evolução das estrelas?

2. Imageamento

Aglomerados Abertos

Conceito: Sistemas com forma irregular contendo algumas centenas de estrelas no máximo,  localizados próximos ao plano da Via Láctea. Em geral, são formados por objetos jovens, com idades menores do que 500 milhões de anos. Existe um número significativo de aglomerados abertos sem a correta caracterização fotométrica nas bandas UBV(RI)c.

Justificativa Científica: O estudo detalhado desses objetos implica diretamente na compreensão da estrutura da Via Láctea, por exemplo, na determinação da velocidade do padrão espiral.

Proposta de Pesquisa: Levantamento (via catálogos) na literatura dos aglomerados abertos sem a devida caracterização fotométrica para imageamento nas bandas UBV(RI)c. Em adição, descobrir novos aglomerados mapeando à Via Láctea. A partir desta fase, verificar os respectivos diâmetros aparentes (minutos de arco) e comparar com os campos de visada do conjunto telescópio + CCD para definir as estratégias de obervação: (i) observação em um único frame ou em vários (mosaico), (ii) exposição longa e uma curta do campo de modo a evitar estrelas saturadas, (iii) definir os tempos de exposição nos diversos filtros e (iv) obter S/R>10 (no mínimo).

Aglomerados Globulares

Conceito: Representam grupos quase esféricos com cerca de 10 mil a 1 milhão de estrelas. Uma galáxia típica pode conter até algumas centenas de aglomerados globulares. Em particular, a nossa galáxia, a Via Láctea, tem entre 125 e 200 aglomerados globulares orbitando o centro galáctico. A maioria dos aglomerados globulares são encontrados no grande halo esférico de uma galáxia. A idade média dos aglomerados globulares está entre 10 e 14 bilhões de anos, tornando-os alguns dos objetos mais antigos do Universo.

Justificativa Científica: Como a maioria das galáxias contém aglomerados globulares e como estes são muito antigos, as propriedades dos aglomerados globulares podem ser usadas para aprender, não apenas sobre o Universo atual, mas também sobre o Universo do passado. Alguns parâmetros que podem ser mensurados: tamanho (raio), massa, distância do centro galáctico, brilho, idade e cor. Essas propriedades dos aglomerados globulares da Via Láctea e em outras galáxias, possibilitam determinar (dentre outras coisas): a idade aproximada do Universo, a localização do Sol na Via Láctea, a composição do Universo inicial (do que ele foi feito), as maneiras pelas quais as galáxias mudam e evoluem.

Proposta de Pesquisa: Levantamento (via catálogos) na literatura dos aglomerados globulares sem a devida caracterização fotométrica para imageamento nas bandas UBV(RI)c. Verificar os respectivos diâmetros aparentes (minutos de arco) e comparar com os campos de visada do conjunto telescópio + CCD para definir as estratégias de obervação: (i) observação em um único frame ou em vários (mosaico), (ii) exposição longa e uma curta do campo de modo a evitar estrelas saturadas, (iii) definir os tempos de exposição nos diversos filtros e (iv) obter S/R>10 (no mínimo).

Questões Motivadoras: 

1. Quais fatores determinam a formação dos aglomerados globulares?

2. Os aglomerados globulares em nossa Galáxia são apenas de uma cor e, se não, qual é a cor mais comum? 

3. Com base nas cores dos aglomerados globulares observados em duas distintas galáxias, o que podemos supor sobre as idades e as composições?

Estrelas Be

Conceito:  Estrelas Be são estrelas massivas em altíssima rotação (v seni ~ 100 a 500 km/s) que formam um disco circunstelar gasoso geometricamente fino a partir de matéria ejetada pela própria estrela. Todas as estrelas Be conhecidas apresentam algum tipo de variabilidade em várias escalas de tempo, desde décadas a alguns minutos. As estrelas Be clássicas são estrelas do tipo espectral B e da Sequência Principal. A designação vem da combinação do tipo espectral, B, com a letra 'e' minúsculo que representa emissão no sistema de classificação espectral.

Justificativa Científica: Um dos interesses no estudo das estrelas Be é o de elucidar os possíveis mecanismos físicos que possam levar a formação do disco circunstelar, de modo a explicar a natureza das variações de curto período que se observa nas linhas de absorção e na fotometria destas estrelas. Os principais candidatos para explicar essas rápidas variabilidades são: as pulsações não radiais e as áreas de regiões ativas em corrotação (manchas estelares). As estrelas Be possuem duas características principais: (1) a rotação rápida; (2) a presença de linhas de emissão, notadamente, nas linhas de Hidrogênio. 

Duas questões importantes surgem a partir dessas características: (i) a formação e estrutura interna e (ii) a formação e estrutura de seu envelope circunstelar cujas linhas em emissão são as suas claras assinaturas. Uma maneira de abordar a primeira questão é estudar a natureza das estrelas de campo que apresentam o fenômeno Be em função de suas regiões de formação, visando colocar em evidência o grau de incidência das características das regiões de formação na criação das estrelas que apresentam o fenômeno Be, o que implica em poder inicialmente identificar os grupos estelares contemporâneos (GEC) e obter os Vsini para todas as estrelas B e Be dos GEC.

Proposta de Pesquisa: Atividade estelar e circunstelar; Formação e estrutura dos envelopes em estrelas Be; Estudo da relação Be/B em aglomerados abertos jovens.

Questões Motivadoras: 

1. Quando uma estrela Be encontra-se em um sistema binário suficientemente próximo, a presença da companheira pode perturbar o disco da Be?

2.  O processo descrito acima induz a formação de ondas de densidade, estruturas de braços e, de forma mais intensa, o truncamento do disco?

3. A rotação crítica de estrelas Be é realmente crítica para o fenômeno Be?

3. Exoplanetas

Conceito: Basicamente, planetas que se encontram fora do nosso Sistema Solar, portanto, na órbita de outras estrelas.

Justificativa Científica: A partir do crescente número de exoplanetas detectados em condições tão diversas da Terra, as características astrofísicas observadas possibilitam, por um lado, fornecer importantes pistas para corroborar a teoria de formação estelar e, por outro, abrir grandes perspectivas de pesquisa interdisciplinar envolvendo áreas como a Química, Geologia e Biologia, sobretudo, no desenvolvimento de novas teorias.

Proposta de Pesquisa: A partir do método de trânsito planetário, caracterizar os exoplanetas já confirmados (se necessário) e aqueles candidatos a partir da construção fotométrica da curva de luz, além de investigar a estrela hospedeira com as técnicas de fotometria UBV(RI)c e espectroscopia. As observações devem revelar os tamanhos, temperaturas, massas, propriedades atmosféricas e órbitas dos exoplanetas.

Questões Motivadoras: 

1. Existe vida em outros sistemas estelares? 

2. Quais as condições suficientes e necessárias que produzem planetas potencialmente habitáveis?

3. Qual a definição que passa a ter o conceito de zona habitável na avaliação dos efeitos da condensação atmosférica de CO2?