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
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt
Audiência do evento comemorativo do Dia Mundial da Segurança Alimentar

CIÊNCIAS e a consultora BDO Portugal firmaram um protocolo de colaboração que prevê o desenvolvimento de novos cursos de formação avançada, além de ações de consultoria a empresas, e outras atividades relacionadas. O protocolo foi firmado no passado dia 6 de junho, no âmbito do evento que assinalou o Dia Mundial da Segurança Alimentar, com o mote “Food Safety: Science in Action”.

Foto de grupo dos participantes da sessão de encerramento do curso.

CIÊNCIAS acolheu no passado dia 3 de junho a sessão de encerramento da 4.ª edição do Cybersecurity Executive Program, um curso para executivos que reforça o papel estratégico da instituição na formação e investigação em cibersegurança. O evento, que reuniu cerca de 60 participantes, entre formadores, formandos e convidados, foi marcado por momentos de partilha, reflexão e aplicação prática dos conhecimentos adquiridos.

Regata Solar Sailors Challenge

Sunwave é um catamarã com menos de 50 centímetros de comprimento, mas revelou grande capacidade para transportar os sonhos dos alunos do agrupamento de escolas Vergílio Ferreira, de Lisboa, que venceram, na passada sexta-feira, a competição Solar Sailors Challenge, em pleno campus da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (CIÊNCIAS).

Foto de dois saramugos.

Um estudo publicado na revista Freshwater Biology demonstrou que cinco populações de saramugo (Anaecypris hispanica), até agora consideradas extintas em Portugal, continuam a deixar vestígios genéticos em vários afluentes do Guadiana.

Foto de António Vaz Pato e Tiago Silva, guardiões da HortaFCUL

Depois de 16 anos a produzir peras, amoras, maçãs, pêssegos ou até bananas, a HortaFCUL garantiu um prémio de 5000 libras (€5.937) atribuído pela empresa LUSH Cosmetics numa cerimónia que decorreu no dia 29 de maio, em Dorset, no Reino Unido.

Foto aérea da Alameda da Cidade Universitária

O ranking CWUR (Center for World University Rankings) posiciona novamente a Universidade de Lisboa (ULisboa) como líder nacional entre as Instituições de Ensino Superior, classificando-a no 218.º lugar a nível mundial, na 79.ª posição na Europa e entre as 1,1% melhores universidades do mundo.

Postal da Praia da Conceição-Duquesa, em Cascais, 1930

Num contexto em que as alterações climáticas e a erosão costeira colocam desafios crescentes à gestão do litoral, uma equipa de investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, em colaboração com o U.S. Geological Survey, desenvolveu uma metodologia inovadora que transforma postais turísticos e fotografias históricas em dados científicos sobre a evolução costeira.

Luís Leitão posa para a foto em cima da sua BTT e em frente a um rio

Luís Leitão, estudante do Mestrado em Engenharia Física de Ciências, realizou o seu Erasmus na Sorbonne, em Paris, França, no ano letivo de 2024/2025. Contada assim, a sua história poderia ser uma entre tantas outras de alunos que, a bordo do programa europeu, partem em viagem além-fronteiras para enriquecer os seus estudos mergulhando em diferentes culturas.

Grande Auditório de CIÊNCIAS

No sábado, 24 de maio, CIÊNCIAS acolheu o evento Technovation Girls Portugal que, pelo 4.º ano consecutivo em Portugal foi coordenado pela Happy Code, tendo como missão direcionar as raparigas para as áreas STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics).

A atividade foi realizada no formato online e promovida pelo Gabinete de Segurança, Saúde e Sustentabilidade da Faculdade.

Em celebração do Dia Mundial da Segurança e Saúde no Trabalho, assinalado a 28 de abril, CIÊNCIAS promoveu uma sessão especial de ginástica laboral direcionada aos seus docentes e técnico-administrativos.

Foto de Ana Rita Lopes.

Ana Rita Lopes, investigadora do MARE-ULisboa - Centro de Ciências do Mar e do Ambiente em CIÊNCIAS, foi uma das quatro cientistas galardoadas com a Medalha de Honra L’Oréal Portugal para as Mulheres na Ciência 2024.

Foto da assinatura do protocolo.

A Faculdade de Ciências consolida a sua posição de liderança na investigação científica ambiental com a criação da primeira Cátedra em Sustentabilidade de Ecossistemas Subterrâneos – Loulé. Este compromisso conjunto entre ciência, políticas públicas e responsabilidade ambiental corporativa, representa um investimento de 370 mil euros e foi celebrado no passado dia 23 de maio através de um protocolo entre a Faculdade, a Câmara Municipal de Loulé, a FCiências.ID e a empresa Bondstone.

imagem científica

Ganna Rozhnova, líder do Infectious Disease Dynamics Lab do Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas (BioISI), polo da Faculdade, coordena um estudo, publicado na revista Nature Communications, que relata o impacto de uma potencial cura do VIH na dinâmica de transmissão do vírus, utilizando um modelo matemático.

Cientistas a bordo do RV Sarmiento de Gamboa

Catarina Guerreiro, investigadora da Faculdade de Ciências e do projeto CHASE, integrou uma expedição, no âmbito do projeto Ocean ICU, com a missão de avaliar o papel da variabilidade regional no Atlântico Oriental na formação das complexas bombas de carbono do oceano.

Luis Carriço e José Manuel Rebordão

No Dia de Ciências 2025 a Direção da Faculdade de Ciências homenageou o investigador José Manuel Rebordão reconhecendo o seu impacto na Comunidade de Ciências 2024, e anunciando a nova designação da sala 01.03.23 da FCiências.ID como Auditório José Manuel Rebordão.

Participantes do BRIDges: Boosting research in interdisciplinary domains

BRIDges: Boosting research in interdisciplinary domains ocorreu no passado dia 14 de maio, no campus da Faculdade.

CIÊNCIAS lança Rotas para a Sustentabilidade para promover sistemas alimentares sustentáveis em 17 municípios

A Faculdade de Ciências dá início a uma nova fase do projeto GrowLIFE com o lançamento das Rotas para a Sustentabilidade, uma iniciativa que visa fortalecer práticas alimentares sustentáveis e promover cadeias curtas de abastecimento em Portugal.

Rita Eusébio

Rita Eusébio é uma das finalistas de Ciências da competição “Três Minutos de Tese – Universidade de Lisboa” - 3MT ULisboa 2025, que se realiza a 22 de maio, pelas 18h00, no Pavilhão de Portugal.

Campus da Faculdade

O Dia Mundial da Reciclagem celebra-se a 17 de maio, uma data instituída pela Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO) para relembrar a importância de reduzir, reutilizar e reciclar os resíduos. Na Faculdade de Ciências acreditamos que cada ação conta. A reciclagem é mais que um hábito, é um compromisso com o futuro. É a prova de que pequenas escolhas, ajudam a transformar o presente num futuro mais sustentável.

Pessoas posam para fotografia

O 1.º Workshop de Investigação na RAEGE Açores ocorreu entre 8 e 11 de maio de 2025 nas instalações da RAEGE na ilha de Santa Maria.

Foto de Manuel Abreu a receber a Menção Honrosa.

O projeto ESPRESSO recebeu uma menção honrosa do Prémio de Inovação em Ciências e Tecnologias Espaciais 2025. A participação do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) no projeto ESPRESSO, através de equipas da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, recebeu a única menção honrosa do Prémio de Inovação em Ciências e Tecnologias Espaciais da Agência Espacial Portuguesa (PT Space).

João Duarte assume presidência de divisão da União Europeia de Geociências.

João C. Duarte, coordenador do Doutoramento em Geologia da Faculdade de Ciências e investigador no Instituto Dom Luiz, foi nomeado Presidente da Divisão de Tectónica e Geologia Estrutural da União Europeia de Geociências (EGU).

Foto de José Mariano Gago

A Faculdade de Ciências reconhece e celebra a excelência dos nossos cientistas que inspiram e impulsionam o avanço contínuo da ciência, conhecimento e inovação.

Tartaruga no oceano

Acaba de ser publicado na revista npj Ocean Sustainability do grupo Nature um artigo liderado por Catarina Frazão Santos, professora da Ciências, que estabelece um novo rumo para a proteção dos oceanos.

Joel Laia

Entrevista com Joel Laia, um dos finalistas de Ciências da competição “Três Minutos de Tese – Universidade de Lisboa” - 3MT ULisboa 2025, que se realiza a 22 de maio, pelas 18h00, no Pavilhão de Portugal. O jovem frequenta o programa de doutoramento em Biodiversidade, Genética e Evolução.

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