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
 LxUs

"Fomos os mais rápidos, mas não conseguimos trazer o troféu para casa. Não importa, a jornada já foi o próprio prémio." Crónicas em Ciências com o professor Hugo Ferreira. O tema em foco é a competição internacional de estudantes universitários SensUs e a equipa da ULisboa que competiu ao lado de outras 13, provenientes de universidades da Europa, América do Norte, China e Egito.

Projeto RESISTIR visa apoiar e implementar novos sistemas de medicina preditiva, personalizada, preventiva e participativa

Ciências ULisboa e a Maxdata Software apresentam a 26 de setembro, entre as 14h00 e as 17h45, na sala de atos, no edifício C6, no campus da Faculdade, os principais resultados do RESISTIR. O projeto visa apoiar e implementar novos sistemas de medicina preditiva, personalizada, preventiva e participativa e insere-se num consórcio que junta o BioISI, o LaSIGE; entidades empresariais na área de eHealth e diversas instituições de saúde.

Um grupo de investigadores da ULisboa está cada vez mais perto de conseguir criar um processo economicamente viável de reciclagem do dióxido de carbono responsável pelo efeito de estufa

Um grupo de investigadores da ULisboa está cada vez mais perto de conseguir criar um processo economicamente viável de reciclagem do dióxido de carbono responsável pelo efeito de estufa. Paulo N. Martinho, investigador de Ciências ULisboa, coordenou este trabalho, que dada a relevância dos resultados obtidos foi capa recentemente de uma das edições da conceituada revista Chemistry – A European Journal.

Rebecca Bell

Rebecca Bell, professora do Imperial College London, no Reino Unido, é a oradora da palestra do distinguished lecturer programme do European Consortium for Ocean Research Drilling (ECORD), coorganizada pelo Instituto Dom Luiz Ciências ULisboa. A especialista em Tectónica irá falar sobre um novo tipo de sismos, os chamados sismos lentos.

João Ricardo Silva, Deyi Xiong, António Branco, Changjian Hu, diretor do Grupo de Linguagem Natural da Lenovo, Rodrigo Santos e João Rodrigues

Um grupo de investigadores do Grupo de Fala e Linguagem Natural (NLX) do Departamento de Informática de Ciências ULisboa visitou, em julho passado, o Laboratório de Inteligência Artificial da Lenovo, no âmbito de um projeto de intercâmbio científico, coordenado por António Branco, professor do DI e coordenador do NLX.

Siluro marcado na albufeira da Barragem de Belver por investigadores do projeto FRISK

FRISK visa descobrir as rotas predominantes de chegada dos novos peixes não indígenas através da utilização integrada de ferramentas moleculares, modelação espacial, seguimento dos movimentos dos peixes e ciência cidadã. Leia a crónica de Filipe Ribeiro, investigador principal do projeto e do polo de Ciências ULisboa do MARE.

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Ciências ULisboa continua a ser uma referência no ensino superior, preenchendo a totalidade das vagas na 1.ª fase do Concurso Nacional de Acesso ao ensino superior. Leia o artigo de Pedro Almeida, subdiretor da Faculdade.

Samsung Galaxy

A maior conferência Android do mundo, com 11 anos de existência e presente em mais de 25 cidades por todo o mundo, - Droidcon Lisboa 2019 - realiza-se pela primeira vez em Portugal nos dias 9 e 10 de setembro, no campus de Ciências ULisboa.

LxUs

A equipa LxUs integra alunos das faculdades de Ciências e de Farmácia da ULisboa e é a primeira a representar Portugal no SenSus. Os estudantes desenvolveram biossensores para medição dum fármaco biológico, utilizado para tratar doenças como a artrite reumatoide. Grande parte da equipa é da área da Engenharia Biomédica e Biofísica.

Marissa Verhoeven na HortaFCUL

“O meu estágio foi muito desafiante”, conta Marissa Verhoeven, estudante de Biologia Aplicada na Holanda, após a experiência no projeto de permacultura experimental da HortaFCUL. Na crónica sobre esta experiência partilha os resultados da sua investigação sobre a produção e o uso do vermicomposto, bem como um livro infantil sobre a importância das abelhas.

Paula Simões

Paula Simões ora leciona e orienta alunos, o que geralmente ocupa grande parte das suas manhãs ou tardes, ora ocupa o restante tempo com outras atividades como é exemplo o projeto “Cigarras de Portugal – Insetos Cantores”, no âmbito do qual os cidadãos são desafiados a estarem atentos aos sons das cigarras!

Tiago Guerreiro

O professor de Ciências ULisboa Tiago Guerreiro é um dos novos editores chefes da Association for Computing Machinery (ACM) Transactions on Accessible Computing (TACCESS).

Planta

Grupo de investigadores e responsáveis de instituições de investigação escreveram uma carta aberta de protesto sobre decisão do Tribunal de Justiça Europeu sobre genoma.

Prémio Doutoramento em Ecologia

Francisco Pina Martins, Adrià López-Baucells e Inês Gomes Teixeira são os vencedores do Prémio de Doutoramento em Ecologia 2019. Os trabalhos galardoados serão apresentados durante o 18.º Encontro Nacional de Ecologia, que se realiza em simultâneo com o 15.º Congresso Europeu de Ecologia, entre 29 de julho e 2 de agosto em Ciências ULisboa.

Complexidade da diversidade

"É um erro pensarmos que uma boa equipa de I&DE só deve ser construída com os mais espertos: de facto, é o coletivo, constituído com pessoas que trazem uma gama variável de perspetivas (pontos de vista) para um problema, que obtém os melhores resultados", in no Campus com Helder Coelho.

Chegada à Lua

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e o Museu da Presidência da República celebram os 50 anos da chegada à Lua.

Campus Ciências ULisboa

Professores de todo o país vão estar reunidos no maior evento de formação acreditada na área do ensino das ciências realizado em Portugal. O VI Encontro Internacional da Casa das Ciências acontece entre os dias 10 e 12 de julho, no campus de Ciências ULisboa.

Logotipo

Tal como sucedeu em edições anteriores, vários professores e investigadores de Ciências ULisboa participam no Ciência 2019 - Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal, que decorre em Lisboa até 10 de julho.

Mara Gomes, aluna do 2.º ano do mestrado em Ciências do Mar participou no cruzeiro oceanográfico RV Polarstern em junho passado, sob o lema “Changing Oceans – Changing Future”. “Mara Gomes teve a dupla experiência de participar como cientista e de ensinar os alunos do programa POGO”, conta Vanda Brotas, professora do Departamento de Biologia Vegetal e investigadora do polo de Ciências ULisboa do Centro de Ciências do Mar e do Ambiente (MARE).

Ciências ULisboa

As classificações excelente e muito bom destacaram-se na avaliação feita aos centros de investigação afetos a Ciências ULisboa. Para os próximos quatro anos, Ciências ULisboa pretende continuar a sua aposta na investigação de excelência, agora com um pouco mais de fundos (um acréscimo de mais de quatro milhões de euros).

Falecimento

Ermesenda Fernandes, assistente técnica do Gabinete de Orçamento e Prestação de Contas da Área Financeira da Direção Financeira e Patrimonial de Ciências ULisboa, faleceu esta quarta-feira, dia 19 de junho de 2019. A Faculdade lamenta o triste acontecimento, apresentando as condolências aos seus familiares, amigos e colegas.

Laboratórío em Ciências ULisboa

Leonor Côrte-Real, investigadora do polo de Ciências ULisboa CQE, irá representar Portugal no 6th Young Medicinal Chemist Symposium. A jovem doutorada em Química, especialidade em Química Inorgânica por Ciências ULisboa, foi escolhida pela SPQ para representar Portugal neste simpósio e irá apresentar o trabalho desenvolvido durante a sua tese.

Alunos durante um exercício do FCUL Rally Pro

O evento de Ciências ULisboa que convida os estudantes do ensino secundário a programar já vai na 7.ª edição.

Um estudo publicado na revista "Nature" revela novas evidências sobre a ocupação humana da Sibéria desde há 31 mil anos. Vítor Sousa, do Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais – cE3c em Ciências ULisboa, é um dos 54 cientistas envolvidos na investigação.

Maria João Verdasca

Maria João Verdasca iniciou em fevereiro de 2017 o programa doutoral em Biodiversidade, Genética e Evolução. A sua investigação foca-se na modelação espacial de espécies invasoras e no estudo dos seus impactos ecológicos e socioeconómicos. Recentemente foi nomeada ao GBIF Young Researchers Award 2019.

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