Faltam buracos negros no Universo antigo

Os computadores andam atrás deles

Conceção artística de um buraco negro

Conceção artística de um buraco negro

S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Num artigo publicado na revista científica Astronomy & Astrophysics, uma equipa internacional liderada por Rodrigo Carvajal, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e da Ciências ULisboa, e que inclui dez investigadores do IA, apresenta um método de aprendizagem automática (machine learning) que reconhece galáxias superluminosas no início do Universo, isto é, galáxias que se pensa serem dominadas pela atividade de um buraco negro central devorador. Segundo os autores, este será o primeiro algoritmo que prevê quando esta atividade emite também um intenso sinal nas frequências rádio. As emissões no rádio são, em geral, distintas da restante luz da galáxia, e por vezes é difícil associá-las. Esta técnica de inteligência artificial permitirá aos astrónomos serem mais eficazes na procura das chamadas radiogaláxias. 

Os próximos rastreios do céu com telescópios nas frequências rádio irão captar milhões de galáxias nos primórdios do Universo, mas só ferramentas automáticas, como o algoritmo criado por uma equipa liderada pelo Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), conseguirão ler esse dilúvio de dados e encontrar as galáxias com buracos negros massivos no seu centro.

Galáxias a perder de vista preenchem as imagens do Universo profundo. Que processos determinaram as suas formas, cores e populações de estrelas? Os astrónomos pensam que buracos negros primordiais foram os motores do crescimento e transformação das galáxias, e que podem explicar a paisagem cósmica que vemos na atualidade. 

O algoritmo, desenvolvido com a colaboração da empresa Closer, que atua no sector de soluções tecnológicas em ciência de dados, foi treinado com imagens de galáxias em vários comprimentos de onda da luz. Quando testado com outras imagens, mostrou-se capaz de prever quatro vezes mais radiogaláxias do que os métodos convencionais com instruções explícitas. Como a aprendizagem automática desenvolve os seus próprios algoritmos, tentar compreender o seu sucesso pode ajudar a esclarecer os fenómenos físicos que estavam a acontecer nestas galáxias, 1,5 mil milhões de anos após o Big Bang, ou seja, quando o Universo tinha um décimo da idade atual.

“Temos de encontrar mais galáxias ativas no céu, porque há previsões de que deveriam existir muitas mais no começo da história do Universo. Com as observações atuais não temos esse número”, diz Rodrigo Carvajal. Segundo este investigador, mais observações são necessárias para verificar se o entendimento atual sobre a evolução das galáxias ativas está correto ou tem de ser modificado.

“Também é importante a análise dos próprios modelos de machine learning e perceber o que está a acontecer dentro deles", acrescenta Rodrigo Carvajal. Quais são as propriedades mais relevantes para a decisão, questiona o cientista. "Queremos saber se a propriedade mais importante para o modelo ter afirmado que é uma galáxia ativa é a luz que a galáxia emite no infravermelho, possivelmente indicativa de uma rápida formação de novas estrelas. Com isso conseguimos criar uma nova lei para distinguir entre o que é uma galáxia normal e uma galáxia ativa", exemplifica.

Scripta manent. O que se escreve, fica, permanece.
National Geographic e Sapo

O peso relativo das características das galáxias na decisão tomada pelo computador pode apontar para o que está na origem da sua intensa atividade, em particular na banda rádio. Num estudo em preparação, Rodrigo Carvajal está a explorar as implicações desta aparente dependência entre a emissão no rádio e a formação de estrelas. Israel Matute, do IA e Ciências ULisboa, e segundo autor do artigo, esclarece: “Estes modelos são ferramentas matemáticas que nos ajudam a olhar na direção certa quando a complexidade dos dados aumenta. Este trabalho pode fornecer indícios dos processos que refrearam a formação de novas estrelas na segunda metade da história do Universo.” 

Talvez as galáxias ativas aparentemente em falta no Universo primordial se encontrem nos milhões de dados que os modernos radiotelescópios irão produzir nos próximos anos. Futuros rastreios de extensas regiões do céu revelarão milhares de milhões de galáxias. Um exemplo é o Evolutionary Map of the Universe (EMU), que mapeará todo o hemisfério celeste sul com o radiotelescópio ASKAP, na Austrália. A equipa liderada pelo IA está já a trabalhar com os dados de um projeto piloto deste rastreio. Uma vez aperfeiçoadas, estas ferramentas serão cruciais para processar a quantidade astronómica de dados que o futuro observatório Square Kilometre Array (SKAO) irá produzir. Portugal é membro do consórcio deste observatório, que já se encontra em construção . 

“Numa época em que a Astronomia vai aceder a vastas quantidades de dados, é cada vez mais importante o desenvolvimento de técnicas avançadas para o seu processamento e análise”, diz  José Afonso, do IA Ciências ULisboa e coautor do artigo. “No IA estamos a desenvolver e a implementar estas técnicas, para conseguir decifrar a origem das galáxias e dos buracos negros supermassivos que muitas albergam”, conclui. 

A ideia da colaboração da empresa Closer com o IA partiu da coautora do artigo Helena Cruz, doutorada em Física e cientista de dados nesta empresa. O seu envolvimento foi fundamental para analisar e tratar os impactos das incertezas e inconsistências entre os diferentes dados – provenientes de vários telescópios e planos de observação – utilizados no treino do algoritmo de aprendizagem automática. 

“Apercebi-me que a Astronomia é uma área com grandes oportunidades para exploração e desenvolvimento de modelos de machine learning, e fez-me sentido aplicar os meus conhecimentos profissionais a esta área”, diz Helena Cruz. “Partilhei este interesse com a Closer e ambas as partes mostraram imediatamente vontade nesta colaboração, que vejo como uma continuação do meu trabalho na empresa”, refere. 

“A Closer vive do conhecimento dos seus colaboradores, é esse o seu capital”, acrescenta João Pires da Cruz, cofundador da Closer, professor e investigador, acrescentando que “quanto mais desafiantes e sofisticados do ponto de vista científico forem os projetos em que os nossos colaboradores se envolverem, maior será o capital da empresa. Teremos colaboradores capazes de resolver problemas dos nossos clientes que são semelhantes ao problema do sinal das galáxias distantes”.

 

 

 

Grupo de Comunicação de Ciência do IA com Gabinete de Jornalismo da DCI Ciências ULisboa
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Espaço da feira de emprego com muitas pessoas

A Jobshop Ciências - feira de emprego da Ciências ULisboa realiza-se entre 9 e 10 de abril. Este evento promove a aproximação dos estudantes e recém-graduados dos vários cursos de Ciências ao mercado de trabalho, através de workshops, entrevistas e do contacto direto com as empresas e outros empregadores. A segunda fase de inscrições para as empresas participarem nesta edição da Jobshop Ciências termina a 10 de março.

Luís Matias e alunos de 1.º ciclo numa sala de aula

O sismólogo Luís Matias regressou à sua escola em Alvalade, no âmbito do projeto de voluntariado da Native Scientists, que desafia cientistas a regressarem às suas escolas de 1.º ciclo para realizarem oficinas de divulgação científica.

Filipe R. Ramos a dar aulas

Filipe R. Ramos, professor da Ciências ULisboa e investigador no Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa (CEAUL), visitou o Departamento de Matemática e Estatística da Universidade do Norte (UN), em Barranquilla, na Colômbia, entre 8 e 22 de fevereiro passado, no âmbito do intercâmbio que mantém com esta universidade e em particular com o professor Lihki Rubio, com quem está a escrever um livro sobre Machine Learning and Applications.

Herdade da Ribeira Abaixo

A exposição de fotografia “Herdade da Ribeira Abaixo: 30 anos do coração da Serra de Grândola” vai estar em exibição até 18 de março, na Biblioteca e Arquivo do município de Grândola. A estação de campo do cE3c, em estreita articulação com a Ciências ULisboa, situa-se no coração da Serra de Grândola, numa das mais vastas extensões de montado de sobro em Portugal.

conceção artística do telescópio espacial Euclid, e em fundo uma das primeiras imagens obtidas com este telescópio, do enxame de galáxias do Perseu

A 14 de fevereiro o telescópio espacial Euclid voltou-se para a constelação de Erídano, no hemisfério celeste austral, e durante 70 minutos recolheu a luz dessa região de céu escuro. O calendário de observações foi definido por uma equipa liderada pelo Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço. Mais de 27 mil fotografias irão constituir o mosaico do céu com a maior resolução alguma vez feita, serão mais de 15 biliões de pixéis. Ao fim de seis anos espera-se ter capturado a luz de mais de mil milhões de galáxias.

Batimetria do fundo do mar e topografia terrestre

Um novo estudo, recorrendo a modelos computacionais, prevê que uma zona de subdução atualmente na região do Estreito de Gibraltar se irá propagar para o interior do Atlântico e irá contribuir para a formação de um sistema de subdução atlântico – um anel de fogo atlântico. Este trabalho publicado pela Sociedade Geológica da América resulta de uma colaboração entre os professores da Ciências ULisboa – João Duarte e Filipe Rosas – e investigadores da Johannes Gutenberg University Mainz (Alemanha).

Minifloresta da Faculdade

A FCULresta - um dos projetos do Laboratório Vivo para a Sustentabilidade da Ciências ULisboa e que tem origem no projeto europeu "1Planet4All - Empowering youth, living EU values, tackling climate change" -, foi selecionada e destacada como um dos projetos com maior impacto do programa ‘DEAR: Development Education and Awareness Raising", financiado pela União Europeia.

Cartaz com fotografias de várias mulheres

Ciências ULisboa reconhece o papel fundamental exercido pelas mulheres e pelas raparigas na ciência e na tecnologia. No Dia Internacional de Mulheres e Raparigas na Ciência recordamos Glaphyra Silva Vieira, a primeira mulher assistente no Laboratório de Física da Ciências ULisboa, uma biografia da autoria de Maria da Conceição Abreu e Paula Contenças.

Conceção artística do telescópio espacial nos raios gama, Fermi, da NASA

As regiões polares do Sol foram as mais ativas na emissão de radiação de alta energia durante o anterior máximo solar, um desequilíbrio ainda por explicar, e relatado pela primeira vez num estudo liderado por Bruno Arsioli, investigador do Instituto de Astrofísica e de Ciências do Espaço, da Ciências ULisboa.

anfíbio

Após a República Checa, chegou a hora da cidade de Lisboa ser palco da próxima Conferência Europeia de Ecologia Tropical 2024. Jorge Palmeirim, professor da Ciências ULisboa, coordenador do grupo de Biodiversidade Tropical e Mediterrânica no cE3c, é o chairman desta conferência, que se realiza na Ciências ULisboa entre 12 e 16 de fevereiro.

Helena Gaspar e Alexandra M. Antunes, pormenor de estrutura molecular N-desetil-isotonitazeno em fundo

O Laboratório de Polícia Científica (LPC) da Polícia Judiciária (PJ) detetou uma nova droga sintética - o N-desetil-isotonitazeno. A identificação da droga sintética contou com a colaboração da Ciências ULisboa, no âmbito de um protocolo de cooperação entre o LPC-PJ e a Ciências ULisboa que visa a análise de novas substâncias psicoativas (NSP).

lareira tradiciobal a lenha

Um novo estudo mostra que o uso de lareiras tradicionais a lenha para o aquecimento da casa pode diminuir a esperança média de vida em até 1,6 anos, devido às partículas finas que são emitidas na combustão da lenha. Estes são resultados de um trabalho experimental de modelação computacional liderado pela Ciências ULisboa.

Raquel Conceição

Uma equipa de cientistas do Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica (IBEB) da Ciências ULisboa liderada por Raquel Conceição vai receber 1.5M€ para reforçar as suas áreas de capacitação em Imagiologia Médica por Micro-ondas (MMWI), no âmbito de um projeto Twinning, com o título “Bone, Brain, Breast and Axillary Medical Microwave Imaging Twinning (3BAtwin)”, realizado em parceria com a Universidade de Galway (Irlanda) e com o Politécnico de Turim (Itália).

Carlos Pires

Carlos Pires, professor da Ciências ULisboa e investigador do Instituto Dom Luiz, é o primeiro autor do artigo “Uma teoria geral para estimar a transferência de informação em sistemas não lineares”, publicado na Physica D: Nonlinear Phenomena, volume 458, em fevereiro, e no qual desenvolve um formalismo matemático de estimação da causalidade entre variáveis interatuantes.

Atividades na HortaFCUL, num Dia Aberto em 2015

Em outubro de 2024 a HortaFCUL assinala 15 anos de existência. Os resultados apresentados no relatório "Living the sustainable development: a university permaculture project as an ecosystem service provider - The HortaFCUL case study (2009-2023)" apresentam o impacto regenerativo e transformador da HortaFCUL.

Pessoa a observar o céu

De 15 a 18 de fevereiro, a Física está em destaque na cidade de Lisboa, no Encontro Nacional de Estudantes de Física (ENEF). Este é um evento que pretende reunir estudantes e profissionais na Ciências ULisboa, procurando dar uma perspetiva diferente do ensino da Física a nível universitário.

Revegetação com especies autoctones

“O projeto em curso no Lousal mostra que é possível conciliar a atividade de mineração com a devolução do território à natureza com o mínimo impacto possível”, escreve Jorge Buescu na crónica publicada na revista Ingenium n.º 183, referente ao primeiro trimestre de 2024.

Pontos de interrogação

 Vladimir Konotop, professor da Ciências ULisboa, participou num estudo publicado este mês na Nature Photonics - “Observação da Localização da Luz em Quasicristais Fotónicos” -, em colaboração com investigadores da Universidade Jiao Tong de Xangai (China) e da Academia de Ciências Russa  (Rússia).

Aluna a fazer uma apresentação numa sala de aula

Inês Sofia Cruz Dias e Ana Carolina Preto Oliveira, estudantes da Ciências ULisboa, apresentaram os seus relatórios da disciplina Voluntariado Curricular, 1.º semestre, no passado dia 22 de janeiro. Sensibilizar os estudantes para as temáticas da solidariedade, tolerância, compromisso, justiça e responsabilidade social e proporcionar-lhes oportunidades para o desenvolvimento de competências transversais são alguns dos objetivos do Voluntariado Curricular.

Cristina Simões, Fernando Antunes, José Pereira-Leal, Jorge Maia Alves, Andreia Valente, Hugo Ferreira, Rui Ferreira e Pedro Almeida

Os projetos Lusoturf e TAMUK são os vencedores da 1.ª edição do Concurso de Projetos de Inovação Científica, uma iniciativa promovida pela Ciências ULisboa e FCiências.ID, com o apoio do Tec Labs.

Membro da FLAD, Marcelo Rebelo de Sousa e José Ricardo Paula

José Ricardo Paula, investigador da Ciências ULisboa, vencedor do FLAD Science Award Atlantic 2023, teve a honra de receber o prémio pelas mãos do Presidente da República, Marcelo Rebelo de Sousa. Para o diretor da Ciências ULisboa, Luís Carriço, este prémio é um reconhecimento do mérito e da excelência da investigação que se faz na faculdade: “Estou muito orgulhoso, mas não estou surpreendido. O trabalho que o José Ricardo Paula desenvolveu é brilhante e o próprio Presidente da República fez questão de referir isso. O nosso investigador está de parabéns, bem como a faculdade”.

Ana Sofia Reboleira

O projeto “Barrocal-Cave: Conservation, monitoring and restoration assessment of the world-class cave biodiversity hotspot in Portugal foi distinguido com o 2.º lugar do Prémio Fundação Belmiro de Azevedo 2023. Ana Sofia Reboleira é a investigadora responsável por este projeto, que tem como instituição proponente a FCiências.ID.

Fotografia de Henrique Leitão

O Papa nomeou a 10 de janeiro o cientista Henrique Leitão como membro do Comité Pontifício de Ciências Históricas, informou o Vaticano. A Agência Ecclesia refere que o novo membro deste comité colaborou com o Secretariado Nacional dos Bens Culturais da Igreja, enquanto coautor do ‘Clavis Bibliothecarum‘ (2016), um levantamento de catálogos e inventários de bibliotecas da Igreja Católica em Portugal.

Fotografia de Beatriz Amorim

Beatriz Amorim foi premiada com uma bolsa Marie Sklodowska-Curie, uma iniciativa da Agência Internacional de Energia Atómica (AIEA, sigla em inglês). A estudante do último ano de mestrado em Engenharia Física, na Ciências ULisboa, participa a partir de 15 de janeiro e durante seis meses, num projeto inovador na Alemanha, no âmbito do Programa GET_INvolved do FAIR.

Henrique de Gouveia e Melo e Henrique Leitão

“As três últimas décadas foram excecionais para os estudos de História Marítima, da Ciência Náutica, da Cosmografia e da Cartografia portuguesas”, diz Henrique Leitão, investigador da Ciências ULisboa, a propósito da atribuição do Prémio Academia de Marinha 2023, ocorrido no passado dia 9 de janeiro, durante a Sessão Solene de Abertura do Ano Académico de 2024.

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