Ano Internacional da Luz

A luz cósmica: primordial e perene


C. Sofia Carvalho

Imagina que dispunhas de um telescópio [1] que observa comprimentos de onda desde o milímetro a alguns centímetros e o apontavas para direcções aleatórias do céu. Em qualquer direcção, observarias um espectro característico de corpo negro com uma temperatura em torno de 2.725 graus Kelvin, em 95% dos casos entre 2.724 e 2.726. Recordo-te que zero graus celsius corresponde a 273.15 graus Kelvin. Desta observação concluirias que estamos imersos num banho de luz extraordinariamente fria e isotrópica, comummente designada por radiação cósmica de micro-ondas.

Imagina que dispunhas também de um telescópico [2] que observa comprimentos de onda desde algumas décimas de nanómetro a nanómetros e o apontavas também para direcções aleatórias do céu. Conforme a direcção que apontasses, observarias ora filamentos densamente povoados de galáxias ora volumes quase vazios, padrão este que se repete pelo céu. Se complementasses esta observação com a medição do efeito de Doppler na luz dessas galáxias, o que nos dá uma medida de quando essa luz foi emitida, verificarias que este padrão se repete para diferentes tempos. Concluirias então que a matéria está distribuída de forma extraordinariamente homogénea.

Repara que para tirares tais conclusões sobre o Universo assumes implicitamente que as conclusões são válidas independentemente da posição que ocupas enquanto observador, logo que a nossa posição no Universo é equivalente a qualquer outra posição.
 


História térmica do Universo
Imagem cedida por C. Sofia Carvalho

Para além de galáxias, verias também estrelas que estariam comparativamente mais próximas. Se prestasses atenção a um determinado tipo de estrelas cuja fase final da sua vida toma a forma de uma explosão violenta, explosão essa que assumes ser igual para todas as estrelas desse tipo, e medisses a distância a que elas se encontram de nós, então verificarias que quanto mais distantes estão as estrelas, mais depressa se afastam de nós. Concluirias então que o Universo está não só a expandir-se como a fazê-lo de forma acelerada.

Esta é a actual imagem que temos do Universo: frio, rarefeito e em expansão. A isotropia da radiação por um lado e a homogeneidade da distribuição da matéria por outro levam-te a concluir que as diferentes regiões do Universo terão estado no passado em relação causal, i.e. trocado informação entre elas de modo a hoje conterem essencialmente a mesma informação. Se extrapolares para o passado invertendo o sentido da expansão, o comprimento de onda da radiação contrai-se, logo a temperatura aumenta. Pensarás então que o Universo terá começado quente e denso e que terá depois expandido e arrefecido. Se combinares a observação da expansão acelerada com a observação do espectro da radiação cósmica ser o de um corpo negro, concluirás que todos os comprimentos de onda foram esticados pelo mesmo factor, o que fortalece a evidência de expansão a partir de uma origem comum.

Se o telescópio tiver uma resolução suficientemente boa, conseguirás ver flutuações na temperatura da ordem das dezenas do microkelvin. Estas flutuações reflectem os desvios da perfeita isotropia, que designamos por anisotropias. A radiação cósmica propaga-se quase imperturbadamente e por isso transporta essencialmente informação sobre o Universo primordial na forma de anisotropias ditas primordiais. Devido ao seu percurso desde a altura em que foi emitida até à altura em que é detectada, a radiação cósmica transporta também informação sobre a dinâmica e a geometria do Universo em expansão em forma de anisotropies ditas secundárias.

Imagina agora o percurso que a radiação cósmica terá tomado até chegar a nós. Recordo-te que devido à velocidade da luz ser finita, a distâncias gradualmente maiores correspondem tempos gradualmente mais anteriores. Assim, a radiação cósmica terá passado por diferentes fases de evolução da estrutura da matéria no Universo. A radiação terá presenciado a formação da estrutura que observamos na forma de aglomerados de galáxias, passando predominantemente por espaço vazio mas também pela estrutura filamentosa de galáxias. Anteriormente terá presenciado a formação de galáxias, de moléculas, de estrelas, de átomos, até ao plasma primordial, em que partículas de matéria e radiação se encontravam intimamente ligadas. Na sequência do arrefecimento, o plasma primordial desintegrou-se, do que resultaram dois estados separados: matéria e radiação. A altura da separação entre matéria e radiação define uma superfície tri-dimensional designada por superfície da última difusão. É nesta altura que os fotões terão começado a propagar-se livremente, formando a radiação cósmica de micro-ondas.

Informação sobre o que é anterior à superfície da última dispersão não nos é acessível directamente pela radiação cósmica de micro-ondas, de natureza electromagnética. Em teoria, no entanto, será acessível por meio de ondas gravitacionais primordiais. Estas ondas descrevem flutuações na estrutura não da matéria mas antes do espaço-tempo sob a forma de direcções de oscilação, que se reflectem na polarização da radiação cósmica. Com telescópios cada vez mais precisos, a medição de ondas gravitacionais por meio da polarização é actualmente um tema de investigação muito atraente pela possibilidade única que nos oferece de acedermos a tempos anteriores à emissão da radiação cósmica de micro-ondas e deste modo sondarmos a física do Universo primordial.

[1] http://www.cosmos.esa.int/web/planck
[2] http://www.sdss.org

Nota da redação: Por vontade da autora, o texto não segue o acordo ortográfico em vigor.

C. Sofia Carvalho, investigadora no IA, Faculdade de Ciências da ULisboa
Imagem artística relacionada com uma nuvem de pensamentos

“Após pequenas ou grandes tempestades que se passem dentro de casa, vem o diálogo e a negociação para que os tempos de cada um sejam respeitados”, escreve Madalena Pintão, estagiária académica do GAPsi Ciências ULisboa, na rubrica habitual.

ETAR de Alcântara

O Ministério do Ambiente e Ação Climática anunciou o lançamento do projeto de investigação COVIDETECT e a criação de um sistema de alerta precoce da presença do vírus SARS-CoV-2, agente etiológico da COVID-19, através da análise de águas residuais. O projeto de investigação começa a 20 de abril. Ciências ULisboa assegura a coordenação científica.

O aniversário da Ciências ULisboa será celebrado online com todos aqueles que se puderem juntar a 22 de abril no Facebook da Faculdade. A celebração incluirá a tradicional mensagem de Luís Carriço, diretor da Faculdade; as distinções e prémios atribuídos a alunos, professores e funcionários; entre outras surpresas e desafios, que serão partilhados nos próximos dias nas redes sociais. Fique atento e participe!

Imagem artística da precessão de Schwarzschild

Observações levadas a cabo pelo Very Large Telescope (VLT) do European Southern Observatory (ESO), situado no deserto chileno do Atacama, revelam pela primeira vez que a S2, uma das estrelas em órbita do buraco negro supermassivo, situado no centro da Via Láctea, se desloca tal como previsto pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein.

Livro e caneta

Mais um artigo da equipa do GAPsi Ciências ULisboa, desta vez da psicóloga Bruna Francisco, que deixa uma questão em forma de desafio: “O que tens descoberto sobre ti, durante esta quarentena?”.

Fotografia de peixe do género Squalius em Portugal

O projeto “Acaso ou maldição? As consequências da hibridação num mundo em mudança”, premiado recentemente com uma bolsa Young Investigator pelo Human Frontier Science Program (HFSP), no valor de cerca de 1,1 milhões de euros, vai procurar responder a esta grande questão da Biologia, nos próximos três anos, de acordo com comunicado de imprensa emitido recentemente.

Maria de Sousa

Maria de Sousa, imunologista, professora emérita da Universidade do Porto e do Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar e investigadora honorária do Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, faleceu durante a madrugada de dia 14 de abril. A Faculdade lamenta o triste acontecimento, apresentando as condolências aos familiares, amigos e colegas.

Imagem de uma figura feminina

Cláudio Pina Fernandes, coordenador do GAPsi Ciências ULisboa, escreve sobre a complexidade das emoções e alerta: "é importante termos estratégias que nos permitam regulá-las".

Navio oceanográfico alemão Meteor

“Pela 1.ª vez foi possível realizar um estudo completo e sistemático ao longo de um segmento da fronteira de placas Açores/Gibraltar”, diz João C. Duarte, professor do Departamento de Geologia (DG) da Ciências ULisboa, investigador do Instituto Dom Luiz (IDL) e um dos membros da equipa portuguesa presente na campanha oceanográfica M162 – GLORIA FLOW.

Artigo de opinião realça a importância dos jornalistas confirmarem as suas fontes

“Um estudo isolado pode sempre, ser, apenas uma coincidência, uma imperfeição estatística, um acaso”, escreve Tiago Marques, professor do DBA Ciências ULisboa e investigador do CEAUL, num artigo que realça a importância dos jornalistas confirmarem as suas fontes.

Ciências ULisboa vai criar um Centro de Testes à COVID-19

Ciências ULisboa vai criar um Centro de Testes (CT) à COVID-19 no seu campus, no Campo Grande, em Lisboa. Os testes de despistagem à COVID-19 deverão começar daqui a duas semanas consistindo, numa primeira fase, em cerca de 100 análises diárias, estando  também previsto a sequenciação e o rastreamento epidemiológico.

Imagem com um ponto de interrogação

Andreia Santos, psicóloga no GAPsi Ciências ULisboa, escreve sobre os diálogos internos que se manifestam numa sensação de urgência, insuficiência e falta de controlo, que são reflexo de um sentimento de culpa. Conheça algumas dicas que podem ajudar a lidar com estas dúvidas, que são tão comuns como naturais.

Imagem gráfica da rubrica Radar Tec Labs

Terceira rubrica Radar Tec Labs, dedicada às atividades do Centro de Inovação da Faculdade. A empresa em destaque é a Vawlt Technologies.

Imagem gráfica do projeto "O que faço aqui?"

Rodrigo Amaro e Silva, Patrícia Jordão, Sérgio Chozas, Ana Cristina Pires e Miguel Inácio são os primeiros entrevistados no âmbito do projeto “O que faço aqui?”, lançado recentemente nas redes sociais e no site da Faculdade.

Composição fotográfica alusiva à missão da Faculdade

“Portugal pode por isso estar certo de que, nesta época de crise, toda a comunidade da Ciências Ulisboa beneficia de um ambiente de trabalho seguro e sustentável, que não compromete a qualidade da sua missão”, escreve Pedro Almeida, subdiretor da Faculdade.

Tec Labs - Centro de Inovação Ciências ULisboa

No Tec Labs – Centro de Inovação e incubadora da Ciências ULisboa são várias as empresas, spin-off, proto-company e startups a trabalhar para encontrar soluções que ajudem doentes, profissionais, unidades hospitalares e autoridades governamentais nesta “luta”, que só poderá ser vencida pelo esforço conjunto.

Skype, Zoom e Houseparty são boas apostas para combinar eventos sociais

"Socializar por meio de momentos lúdicos, rir e partilhar ideias sobre novos projetos são excelentes formas de dirigir a nossa atenção para além da preocupação. Ajuda-nos a colocar o foco da nossa energia ao serviço daquilo que nos faz bem e sentirmo-nos ligados", escreve a psicóloga Andreia Santos.

Mapa

O Centro de Física Teórica e Computacional da Ciências ULisboa participa no desenvolvimento do mapa de risco de propagação da COVID-19 por contágio comunitário em Portugal, um projeto coordenado pelas Universitat Rovira i Virgili, em Tarragona, e Universidad de Zaragoza, em Zaragoza, ambas em Espanha e que em Portugal tem como parceiros a NOS, a Data Science Portuguese Association e a Closer Consulting.

Grupo de investigadores do HIT-CF Europe

Cerca de 502 pessoas com mutações raras de fibrose quística (FQ) foram recrutadas pelo projeto inovador HIT-CF Europe, financiado pela União Europeia através do Horizonte 2020 e que conta com a participação de Margarida Amaral, professora do Departamento de Química e Bioquímica da Ciências ULisboa, coordenadora do Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas (BioISI) e líder do grupo português neste consórcio.

Medicamentos

Ao longo dos últimos dias, vários colegas da Ciências ULisboa e de outras faculdades entraram em contacto com Manuel Carmo Gomes, professor do Departamento de Biologia Vegetal, manifestando disponibilidade para contribuir com o seu conhecimento e meios no auxílio à análise dos dados, modelação e projeção do futuro da epidemia.

O Conselho Pedagógico da Ciências ULisboa preparou um conjunto de orientações relacionadas com as ferramentas de apoio ao ensino à distância, disponíveis no site da Faculdade e que visam ajudar os professores, investigadores e alunos durante este período de tempo sem aulas presenciais, uma medida implementada no âmbito do Plano de Contingência em Ciências COVID-19.

Imagem gráfica associada ao Plano de Contingência em Ciências COVID-19

A Direção da Ciências ULisboa determinou um conjunto de medidas que pretendem contribuir para a contenção da propagação do novo coronavírus e que vigoram até ao próximo dia 27 de março, podendo ser ajustadas conforme a necessidade e a evolução da situação.

Reunião de arranque do Colégio POLAR2E

O POLAR2E tem como objetivo criar sinergias em áreas como as ciências da criosfera, a modelação climática, a ecologia de ambientes extremos, a deteção remota, a construção em ambientes extremos, a astrobiologia e a engenharia aeroespacial dentro da Universidade.

Grupo de campus ambassadors da Jerónimo Martins, de diferentes faculdades de todo o país

No ano letivo de 2019/2020, todos os estudantes da Faculdade com interesse e dúvidas quanto aos Young Talent Programmes da Jerónimo Martins (JM) poderão contactar Catarina Bernardo, por email ou via LinkedIn! A aluna finalista de Biologia da Faculdade está disponível para responder a dúvidas sobre as várias oportunidades da JM para jovens universitários.

Imagem gráfica da rubrica Radar Tec Labs

Segunda rubrica Radar Tec Labs, dedicada às atividades do Centro de Inovação da Faculdade. A empresa em destaque é a UpHill.

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