Acervo textual da Revista AstroNova
Edição 44 — páginas 1 a 20
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Assuntos identificados: coisas, partículas, quasares, cometa, espacial, menores, raios, ondas, universo, fonte.
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A DESCOBERTA DOS RAIOS GAMA REVISTA DE DIVULGAÇÃO DE ASTRONOMIA E CIÊNCIAS DA NATUREZA ATIVIDADES NA ESTAÇÃO ESPACIAL TIANGONG AGENDA DOS LANÇAMENTOS ESPACIAIS ATIVIDADES NA ESTAÇÃO ESPACIAL INTERNACIONAL QUASARES O QUE SÃO PARTÍCULAS "FUNDAMENTAIS" Ano 11 - Nº 44 - Dezembro/2024 REVISTA DE DIVULGAÇÃO DE ASTRONOMIA E CIÊNCIAS DA NATUREZA ATIVIDADES NA ESTAÇÃO ESPACIAL TIANGONG AGENDA DOS LANÇAMENTOS ESPACIAIS ATIVIDADES NA ESTAÇÃO ESPACIAL INTERNACIONAL A DESCOBERTA DOS RAIOS GAMA UM COMETA EXCOMUNGADO?
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Conselho editorial: Adriane Casteleira Maico A. Zorzan Rafael Cândido Jr. Wilson Guerra Redatores desta edição: Adriane Casteleira Luiz Felipe Demétrio Rafael Cândido Jr. Ricardo Francisco Pereira Arte e Diagramação: Wilson Guerra Astrofotos: Adriane Casteleira Bruno Bonicontro Ricardo Francisco Pereira Chegou o verão, e com ele a edição n. 44 da revista AstroNova. Por coincidência, tal como na edição passada, nesta edição um cometa pode dar o ar da graça em nossos céus. É o C/2024 G3 Atlas. Na direção do por do Sol, assim que anoitecer, ele poderá ser visto próximo ao horizonte. Se ele colaborar, pois os cometas são muito imprevisíveis. Voltando à nossa edição, começamos com uma matéria sobre a descoberta dos Raios Gama, uma forma de radiação eletromagnética muito energética, conforme explica Ricardo Francisco Pereira. Ele também contribui nesta edição com outro texto, uma curiosidade histórica da suposta "excomunhão" do cometa Halley, fato atribuído por alguns na obscura Idade Média. Em seguida, Rafael Cândido faz uma apresentação geral dos Quasares, os objetos mais misteriosos e energéticos do Universo. Na sequência, Luiz Felipe Demétrio nos traz uma matéria muito completa sobre partículas fundamentais, e nosso entendimento, até a atualidade, da constituição básica da matéria. Claro que a Astronáutica, não fica de fora, com a agenda de lançamentos espaciais e um resumo das atividades nas estações espaciais Internacional e Tiangong. Uma boa leitura! AstroNova . N.44 . 2024 EXPEDIENTE EDITORIAL Capa: Star Trail na direção Norte Astrofotógrafo: Ricardo F. Pereira Wilson Guerra GCAA Wilson Guerra GCAA
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SUMÁRIO 09 19 Ano 11 | Edição nº 44 | 2024 11 A DESCOBERTA DOS RAIOS-GAMA O QUE SÃO PARTÍCULAS "FUNDAMENTAIS"? QUASARES: OS OBJETOS MAIS ENERGÉTICOS DO UNIVERSO 27COMETA EXCOMUNGADO?
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PRINCIPAIS LANÇAMENTOS DO TRIMESTREPRINCIPAIS LANÇAMENTOS DO TRIMESTRE Foguete: Falcon 9 (SpaceX) Satélites Starlink Local: base de Vandenberg Data: 18/01/2025 Foguete: Falcon 9 (SpaceX) Crew Dragon: tripulação da ISS Local: centro espacial Kennedy Data: 4 ou 5/11/2024 Foguete: Falcon 9 (SpaceX) Sonda Lunar da Intuitive Machines Local: centro espacial Kennedy Data: 26/02/2025 EUROPAEUROPA Foguete: Vega C (Ariane Space) Satélite Biomass (observação da Terra) Local: Guiana Francesa Data: março/2025 Foguete: Ariane6 (Ariane Space) CSO-3 satélite de alta resolução Local: Guiana Francesa Data: 25/02/2025 EUAEUA JAPÃOJAPÃO Foguete: H-3 Michibiki; satélite de navegação Local: centro espacial Tanegashima Data: 01/02/2025 Foguete: Soyuz 2 (Roscosmos) Soyuz MS-27: tripulação da ISS Local: Cosmódromo de Baikonur Data: 08/04/2025 Foguete: Soyuz 2 (Roscosmos) Nave cargueira Progress MS-29 com mantimentos para a ISS Local: Cosmódromo de Baikonur Data: 28/02/2025 Foguete: Soyuz 2 (Roscosmos) Bion-M, testes biológicos. Local: Cosmódromo de Baikonur Data: 25/03/2025 RÚSSIARÚSSIA Foguete: Soyuz 2 (Roscosmos) Satélites de imageamento 3D Local: Cosmódromo de Vostochny Data: 17/03/2025
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Foguete: Longa Marcha 8 Satélites de comunicação G60 Local: base comercial de Wenchang Data: janeiro/2025 CHINACHINA Foguete: Longa Marcha 2D (CNSA) Lançamento inaugural Local: base de Jiuquan Data: 17/02/2025 PRINCIPAIS LANÇAMENTOS DO TRIMESTREPRINCIPAIS LANÇAMENTOS DO TRIMESTRE ÍNDIAÍNDIA Foguete: LVM-3 (ISRO) Cápsula GaganYaan: teste não-tripulado Local: Centro Espacial Satish Dhawan Data: março/2025 Foguete: Electron (RocketLab) Satélites Kinéis (França) Local: Base da península Mahia Data: janeiro/2025 NOVA ZELÂNDIANOVA ZELÂNDIA
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Principais atividades: outubro a dezembro/2024 Principais atividades: outubro a dezembro/2024 ESTAÇÃO ESPACIAL INTERNACIONALESTAÇÃO ESPACIAL INTERNACIONAL Soyuz MS-27: Roscosmos (08/04/2025)Soyuz MS-27: Roscosmos (08/04/2025) Próximas ExpediçõesPróximas Expedições Crew-10: SpaceX (25/03/2025)Crew-10: SpaceX (25/03/2025) Tripulação atualTripulação atual A astronauta Suni Williams troca refletores durante caminhada espacial realizada em janeiro. A astronauta Suni Williams troca refletores durante caminhada espacial realizada em janeiro. Os astronautas Butch Wilmore e Don Pettit instalam equipamentos de exercícios avançados dentro do módulo Columbus. Os astronautas Butch Wilmore e Don Pettit instalam equipamentos de exercícios avançados dentro do módulo Columbus. Cosmonauta Ivan Wagner realizar sua primeira caminhada espacial, enquanto instala equipamentos na parte externa da ISS. Cosmonauta Ivan Wagner realizar sua primeira caminhada espacial, enquanto instala equipamentos na parte externa da ISS.
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Estação Espacial TiangongEstação Espacial Tiangong Principais atividades: outubro a dezembro/2024Principais atividades: outubro a dezembro/2024 Tripulação atual (Shenzhou-19)Tripulação atual (Shenzhou-19) Troca de tripulação: Shenzhou-18 e 19.Troca de tripulação: Shenzhou-18 e 19. Taikonautas Cai Xuzhe e Song Lingdong em caminhada espacial mais longa já realizada (9h), instalando hardware externo na Tiangong. Taikonautas Cai Xuzhe e Song Lingdong em caminhada espacial mais longa já realizada (9h), instalando hardware externo na Tiangong. Tripulação dá sequência a experimentos científicos.Tripulação dá sequência a experimentos científicos.Tripulação dá sequência a experimentos científicos.Tripulação dá sequência a experimentos científicos.
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09 Ricardo Francisco Pereira www.recursosdefisica.com.br Os Raios Gama, que são os mais energéticos do espectro eletromagnético, foram descobertos pelo químico e físico francês Paul UlrichVillard (1860-1934) em 1900, quando ele estudava as propriedades do Urânio. Ele notou que esse material radioativo emitia uma forma de energia que não conseguia ser desviada por campos elétricos ou magnéticos e não se encaixava nas categorias conhecidas até então. Também descobriu que essa nova radiação era mais penetrantes que os Raios Alfa (um núcleo atômico com 2 prótons e 2 nêutrons) e Raios Beta (Elétrons). Não foi Villard que nomeou essa nova radiação, foi Ernest Rutherford que em 1903 a denominou como Raios Gama. Somente em 1910 é que o físico britânico William Henry Bragg mostrou que a forma de energia detectada por Paul Ulrich Villard era radiação e não partícula. Em 1914 os físicos Ernest Rutherford (1871-1937) e Edward Neville da Costa Andrade mediram o comprimento de onda dos Raios Gama e verificaram eram semelhantes àqueles dos raios X, descobertos anteriormente, com a característica de serem muito curtos, situando-se no -11 -14 intervalo 10 metro a 10 metro. Os Raios Gama têm sido de grande ajuda nos processos de esterilização de equipamentos cirúrgicos e nos processos industriais de inspeção de materiais e de destruição de bactérias em alimentos, em particular RADIAÇÕES Paul Ulrich Villard e a descoberta dosPaul Ulrich Villard e a descoberta dos RAIOS GAMARAIOS GAMA
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estabelecimento de diagnósticos em medicina nuclear. Hoje sabemos que, do mesmo modo que os Raios X, os Raios Gama são uma forma de radiação eletromagnética. No entanto, os Raios Gama têm uma energia mais elevada e, consequentemente, um comprimento de onda mais curto do que os Raios X. A linha divisória entre essas duas formas de radiação eletromagnética não é claramente definida. No entanto, essas duas formas de radiação serão distinguidas pela forma como foram geradas. O Raio Gama é uma radiação eletromagnética de alta- energia produzida por transições nucleares. O Raio X é uma radiação eletromagnética de altas- energias produzida por 10 AstroNova . N.44 . 2024 carnes e vegetais. Embora a exposição excessiva a raios gama provoque o surgimento de câncer no corpo humano, eles são cruciais para o tratamento de tecidos cancerosos e também são usados intensamente para o transições de energia provocadas por elétrons acelerados. Ricardo Francisco Pereira é professor do Depto. de Física da UEM. É graduado em Física, mestre e doutor em Educação para a Ciência e a Matemática. Para saber mais: A Radiação Gama: https://www.youtube.com/watch?v=q QmiuRR8wLc Raios gama: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/r aios-gama- 1.htm#:~:text=Osraiosgama podemdestruir,caracter sticasfsicasd emateriaisslidos. O que são raios gama e por que essa radiação é a mais perigosa? https://olhardigital.com.br/2023/12/09 /ciencia-e-espaco/o-que-sao-raios- gama-e-por-que-essa-radiacao-e-a- mais-perigosa/ Paul UlrichVillard. Fonte: Biografias y Vidas William Henry Bragg. Fonte: Biografia y Vidas Espectro eletromagnético. Fonte: istockphoto
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11 GALÁXIAS QUASARES Rafael Cândido Jr. [email protected] Provavelmente você já deve ter ouvido falar em quasares. Mas o que são eles? Podemos identificá-los em uma observação amadora? E por qual razão são tão energéticos? Vamos conhecer mais sobre estes interessantes objetos celestes. Do som para a luz O primeiro passo para compreender os quasares é compreendermos a dinâmica do som no nosso cotidiano. Como exemplo, usamos a aproximação e afastamento de uma ambulância com a sirene ligada. Considerando a pessoa que vê a ambulância se afastar, a onda sonora está mais espaçada, assim a pessoa ouve um som mais grave com o afastamento da ambulância. Em relação à pessoa que vê a ambulância se aproximar, a onda sonora está mais comprimida, assim a pessoa ouve um som mais agudo com a aproximação da ambulância.Esse fenômeno é denominado Efeito Doppler, em homenagem ao físico austríaco Cristian Andreas Doppler (1803-1853). O mesmo acontece com outra onda, a luz. Porém não vemos este fenômeno no cotidiano pois as velocidades dos veículos são muito baixas. Porém no espaço, OS OBJETOS MAIS ENERGÉTICOS DO UNIVERSO
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12 Figura 9 12 galáxias e estrelas apresentam velocidades de aproximação e afastamento muito altas, de modo que os objetos celestes observados se aproximando de nós apresentam um desvio para o azul (em inglês, blueshift) e os que se afastam apresentam um desvio para o vermelho (em inglês, redshift). Entender este conceito de blueshift e de redshift é muito importante para compreender os objetos celestes mais distantes observados, nos quais incluem-se os quasares. Definição de quasar A palavra quasar é uma abreviação da expressão inglesa quasi-stellar radio source, que pode ser traduzida como fonte de rádio quase estelar. Trata-se de um núcleo galáctico ativo. Mas o que é um núcleo galáctico ativo? Também denominado AGN, é uma região compacta no centro de uma galáxia que apresenta uma luminosidade muito maior do que o normal em pelo menos uma parte do espectro eletromagnético. Isto é um indicativo de que esta luminosidade não é produzida por estrelas, mas, muito possivelmente é produzido por acreção de matéria causada por um buraco negro supermassivo no centro da galáxia. Assim, um quasar é formado por um buraco negro supermassivo, com massa variando entre milhões e bilhões de massas solares envolvido por um disco de acresção. O gás presente neste disco é acelerado, antes de ser engolido, alcançando velocidades e temperaturas altíssimas. Desse modo, um quasar apresenta as maiores emissões de energia do Universo, podendo ter luminosidade milhares de Representação gráfica do que ocorre com as ondas sonoras no efeito Doppler. Fonte: InfoEscola. Uma estrela que se afasta é vista mais avermelhada; enquanto que uma estrela que se aproxima é vista mais azulada. Fonte: Wikipédia. AstroNova . N.44 . 2024
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13 vezes superior que uma galáxia inteira. Um novo objeto astronômico Os primeiros quasares a serem descobertos no final da década de 1950, denominados 3C 48 e 3C 273, foram detectados como fontes de rádio celestes pelo radiotelescópio Lovell em Goostrey, Chesire, Inglaterra. Na década de 1960, centenas desses objetos foram detectados por ondas de rádio. Em 1963, o quasar 3C 48 foi observado no visível como uma fraca e pálida estrela azulada. Observando o espectro desta ‘estrela’ foi obtido um espectro muito diferente do esperado para uma estrela. O espectro revelou que este objeto se deslocava com uma velocidade de 47 mil quilômetros por segundo, acima do esperado para uma estrela. Além disso, este valor de velocidade não explicava a intensidade das emissões de ondas de rádio encontradas. Assim, percebeu-se que o que estavam observando era um novo tipo de objeto astronômico que apesar de parecer uma estrela, não era uma (por isso o nome quasi- stellar). A velocidade tão alta de deslocamento causava os maiores redshifts encontrados, indicando as grandes distâncias em que estes objetos se encontravam. Outras medidas indicavam a massa extrema desses objetos. Além disso, não se encontrava explicação para a intensa energia que era emitida. Em 1964 foi proposta a existência de um buraco negro supermassivo e que a energia emitida era proveniente do disco de acresção no entorno do buraco negro. Porém, nesta época, esta hipótese não foi aceita pois a existência dos buracos negros era vista como teórica. Nos anos 70 foram sugeridas outras hipóteses para explicar estes objetos. Foi sugerido que os quasares eram objetos próximos e o alto redshift e a alta luminosidade observados era devido ao escape da luz de um profundo poço gravitacional (o qual não era explicado). A análise da luz mostrava linhas de emissão espectral que só eram observadas em nebulosas gasosas quentes de baixa AstroNova . N.44 . 2024 Imagem do quasar PKS 1127-145 obtida em raios-x (em cores falsas) pelo telescópio Espacial Chandra (Nasa).
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14 densidade, as quais seriam muito difusas para gerar a intensa luminosidade observada. Houveram até sugestões de que os quasares seriam alguma forma estável de antimatéria ou que seriam um buraco branco emitindo matéria. Ao final desta década, o mecanismo de produção de energia do disco de acresção de buracos negros foi modelado e também foram detectados, através de observatórios espaciais para detecção de raios-X, os discos de acresção dos buracos negros e a presença destes em centros galácticos. Posteriormente, descobriu-se que nem todos os quasares tem forte emissão na faixa de rádio. Atualmente, sabe-se que os quasares são objetos extremamente distantes, mas extremamente luminosos. Assim, qualquer luz que atinge a Terra é desviada para o vermelho devido à expansão do universo. Características Os quasares estão entre os objetos mais luminosos, poderosos e energéticos conhecidos no universo, emitindo até mil vezes a produção de energia de toda a Via Láctea, que contém de 200 a 400 bilhões de estrelas. Essa radiação é emitida através do espectro eletromagnético quase uniformemente, de raios X ao infravermelho distante com um pico nas bandas ópticas ultravioleta, com alguns quasares também sendo fontes muito fortes de emissão de rádio e de raios gama. Com imagens de alta resolução de telescópios terrestres e do Telescópio Espacial Hubble, as "galáxias hospedeiras" ao redor dos quasares foram observadas. Essas galáxias são normalmente muito fracas AstroNova . N.44 . 2024 para serem vistas contra o brilho do quasar, exceto com técnicas especiais. A maioria dos quasares, com exceção de 3C 273, cuja magnitude aparente média é 12,9, não pode ser vista com pequenos telescópios. A enorme luminosidade dos quasares resultante dos discos de acreção de buracos negros supermassivos centrais provém da conversão entre 6% e 30% da massa do objeto em energia. Em comparação, apenas 0,7% da energia é proveniente do processo de Quasar PG 0052+251 obtida pelo Telescópio Espacial Hubble (Nasa).
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Cometa C/2023 A3 Tsuchinshan ATLAS Astrofotógrafo: Felipe Sérvulo 17/09/2024 Taperoá - PB fusão nuclear da cadeia p–p que domina a produção de energia em estrelas semelhantes ao Sol. Várias dezenas de grandes galáxias próximas, incluindo a Via Láctea, que não têm um centro ativo e não mostram nenhuma atividade semelhante a um quasar, são confirmadas como contendo um buraco negro supermassivo semelhante em seus núcleos (centro galáctico). Atualmente, há uma hipótese que propõe que todas as grandes galáxias têm um buraco negro desse tipo, mas apenas uma pequena fração tem matéria suficiente no tipo certo de órbita em seu centro para se tornar um núcleo galáctico ativo e gerar radiação de energia de tal forma a ser vista como quasares. É muito provável que os quasares tenham sido mais comuns no universo primitivo, já que essa produção de energia termina quando o buraco negro supermassivo consome todo o gás e poeira perto dele. Isso significa que é possível que a maioria das galáxias, incluindo a Via Láctea, já tenham passado pelo estado de núcleo galáctico ativo e, possivelmente, ter um quasar em seu núcleo. Outra hipótese é a de que os quasares também podem ser reativados quando galáxias normais se fundem e o buraco negro ganha uma nova fonte de matéria. De fato, foi avaliado que um quasar poderia se formar quando a Galáxia de Andrômeda colidisse com a Via Láctea daqui a 3e5 bilhões de anos. Observações de quasares Mais de 900.000 quasares foram encontrados até julho de 2023. Todos os espectros de quasares observados têm redshifts entre 0,056 e 10,1; o que significa que suas distâncias variam entre 600 milhões e 30 bilhões de anos-luz de distância da Terra. O quasar com redshift de 10,1 é o UHZ1 e, como visto, sua distância é de 30 bilhões de anos luz. Uma pergunta é muito pertinente neste momento. Se o universo tem 13,8 bilhões de anos, como pode um objeto astronômico estar a uma distância na qual a luz leva 30 bilhões de anos para nos alcançar? Isto ocorre porque o universo se expande. Como o espaço “esticou” ao longo do tempo, a luz que viajou por cerca de 13 bilhões de anos cobriu uma distância que 15 AstroNova . N.44 . 2024 Representação artística do quasar GB 1508+5714. Em amarelo e laranja, o disco de acreção e, em branco, o blazar, jato de matéria ionizada em velocidade próxima da velocidade da luz.
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Cometa C/2023 A3 Tsuchinshan ATLAS Astrofotógrafo: Felipe Sérvulo 17/09/2024 Taperoá - PB 16 AstroNova . N.44 . 2024 hoje corresponde a 30 bilhões de anos-luz (lembre- se que anos-luz é distância, não é medida de tempo). Devido a esta enorme distância, a observação e estudo dos quasares nos fornece informações valiosas sobre como era o Universo nos seus primórdios. Como os quasares são extremamente distantes, brilhantes e pequenos em tamanho aparente, eles são pontos de referência úteis no estabelecimento de uma grade de medição no céu.O Sistema Internacional de Referência Celeste (ICRS) é baseado em centenas de fontes de rádio extragalácticas, principalmente quasares, distribuídas por todo o céu. Por serem tão distantes, eles são aparentemente estacionários para a tecnologia atual, mas suas posições podem ser medidas com a máxima precisão por interferometria de linha de base muito longa (VLBI). As posições da maioria são conhecidas com 0,001 de segundo de arco, que muito mais preciso do que as melhores medições ópticas. Rafael Cândido Jr. é graduado e mestre em Engenharia Química. Integra o grupo de astronomia Arcturus, da UFABC. Estas duas imagens revelam dois pares de quasares que existiram a 10 bilhões de anos atrás – Telescópio Espacial Hubble (Nasa). O quasar SDSS J165202.64+172852.3 observado pelo Telescópio Espacial Hubble (esquerda), e pelo Telescópio Espacial James Webb em diferentes comprimentos de onda mostrando a distribuição de gases ao redor do objeto. Para saber mais Fundamental Astronomy, HannuKarttunen et al.
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Nebulosa da Roseta Astrofotógrafo: Bruno Bonicontro 05/01/2025 Maringá - PR
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FÍSICA MODERNA O QUE SÃO PARTÍCULAS "FUNDAMENTAIS"? Luiz Felipe Demétrio [email protected] A área mais precisa da Física atual é a Física de Partículas. Ela estuda do que são feitas as coisas, ao mesmo tempo que gera tecnologia para facilitar a vida do ser humano. Ela faz isso estudando o comportamento das chamadas partículas fundamentais , que compõem todas as outras coisas do mundo. Aqui, fundamental, pode ser entendido como algo que é indivisível, que não é feito de coisas ainda menores. Neste texto iremos destrinchar este conceito, para que você realmente entenda quais são os blocos dos quais todas as coisas do nosso mundo são construídas. 1. O Cotidiano Para entender o funcionamento das menores coisas do universo, é melhor começarmos bem devagar. Vamos então começar em nosso cotidiano, e discutir coisas cada vez mais e mais menores. Olhe ao seu redor por um momento. O que você vê? Muito provavelmente você está lendo isso em um celular ou em um computador. Sentado (a) em 19
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20 uma cadeira ou deitado (a) em um sofá. Para ler, pelo menos luz e internet você tem que ter, então você deve ter tomadas e/ou lâmpadas em suas proximidades. E claro, a não ser que você seja um eremita, você deve conviver com outras pessoas. Isso já é o suficiente para começarmos. Como você sabe, todos os objetos que discutimos são feitos de peças menores. A cadeira/sofá tem peças de madeira. Os computadores têm peças menores e menores. As lâmpadas funcionam com substâncias também muito menores. Aqui, já poderíamos começar a viajar e nos perguntar: mas quais são as menores coisas do mundo? Porém, também não é por acaso, ou simplesmente “por diversão” que as pessoas começaram a estudar do que são feitas as coisas: é realmente útil para nossas vidas fazer isso. Por exemplo, você, como todas as outras pessoas, já deve ter ficado doente várias vezes, e precisado tomar remédios. E claro, em casos extremos, as pessoas precisam ir para hospitais e ter tratamento, talvez até fazer cirurgias. Acontece que nenhuma dessas questões de saúde pode ser explicada e tratada com base apenas no que vemos. Como todos sabem, uma simples gripe é causada por microorganismos: seres minúsculos e invisíveis para o olho humano. Não só isso, mas também é por causa deles que deve-se ter muita higiene em hospitais, principalmente em cirurgias. Caso os médicos não limpem suas mãos constantemente, podem infectar os pacientes com mais microrganismos. O exemplo das doenças mostra que não é preciso ir muito longe do cotidiano AstroNova . N.44 . 2024 Anton van Leeuwenhoek, um dos pioneiros no desenvolvimento de microscópios. Fonte: Wikipédia. Visualização em escala logarítmica de nosso universo. Note a quantidade de escalas das coisas. Lembrando que nesse texto focamos nas coisas pequenas, e não nas grandes. Fonte: Wikipédia.
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21 para “ver” que somos influenciados por coisas tão pequenas que não podemos ver. No caso, a maioria dos vírus que causam doenças são cerca de 1 milhão de vezes menores do que 1 metro, com algumas variações. Aqui, vamos falar de coisas cada vez menores, e é muito fácil de se perder a noção do tamanho das coisas. Para acompanhar, você pode explorar o site A Escala do Universo, que nos dá uma noção do tamanho de todas essas coisas e muitas outras. 2. O Tamanho das Coisas Os micróbios e vírus são exemplos de seres vivos muito menores do que nós, e invisíveis a olho nu. Porém, esses seres também são feitos de coisas ainda menores, que por si só não tem vida: são as moléculas. Uma molécula é a menor unidade de uma substância. Temos moléculas de água, por exemplo. Elas possuem tamanho variado, mas são em geral menores do que vírus e bactérias. Entretanto, há coisas ainda menores. Como aprendemos na escola, a fórmula da molécula de água, por exemplo, é HO. Isso 2 significa que ela é feita de dois átomos de hidrogênio (H), e um de oxigênio (O). Os átomos são coisas ainda menores que moléculas. A palavra vem de uma ideia grega antiga. Eles haviam proposto que haviam coisas indivisíveis, menores do que tudo. Por isso o nome: átomo significa “indivisível” em grego. O tamanho dos átomos varia, mas normalmente eles são cerca de 10 mil vezes menores que um vírus. Porém, como aprendemos na escola, os átomos são feitos de coisas ainda menores. Eles têm um núcleo de partículas com carga elétrica positiva e nuvens de partículas com carga elétrica negativa. São os prótons e elétrons, respectivamente. Alguns também têm partículas sem caga: são os nêutrons. Na escola, normalmente é aqui que paramos. Foi até aqui que os físicos do século XX chegaram. Entretanto, como falaremos com mais detalhe, depois se descobriu que os próprios prótons e nêutrons são feitos de coisas ainda menores: partículas chamadas de quarks. Isso foi descoberto nos aceleradores de partículas modernos. Mas antes de chegar lá, precisamos divagar mais um pouco. Ao estudar o comportamento de átomos, os cientistas do século XX encontraram comportamentos cada vez mais estranhos. Coisas que não poderiam ser descritas com as leis da Física que estamos acostumados. Era o começo da Mecânica Quântica, a Física do mundo das coisas pequenas. AstroNova . N.44 . 2024 Uma molécula de água (H©üO), composta por dois hidrogênios (H) e um oxigênio (O) Fonte: Media Portal. Um átomo, com um núcleo positivo (prótons) e partículas negativas (elétrons). O número de prótons e elétrons é o que categoriza os átomos. Fonte: .Research Gate
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22 Nesse ponto, cabe fazermos uma observação muito importante. Como você deve ter notado, as escalas que o ser humano entendia mudaram com o tempo e a tecnologia. Nesse sentido, os objetos fundamentais mudam com o tempo, sendo uma construção humana. Isso significa que talvez haja coisas menores que as partículas que conhecemos hoje (propostas de teoria de cordas por exemplo). Há também alguns que acreditam que o universo é infinito no sentido de sempre poder ser quebrado em coisas menores e menores, de forma similar a 1 um fractal. Embora definitivamente não seja consenso no meio científico, alguns cientistas pensam assim, como o físico Sergey Fedosin, conforme um ensaio publicado por ele. 3. Física Quântica Os estudos sobre o átomo e diversas descobertas ao longo do século XX culminaram no desenvolvimento da Mecânica Quântica. Aqui não nos cabe listar o desenvolvimento histórico dessas teorias, além de isso ser tedioso. Vamos direto para as propriedades que nos interessam, que também são as mais estranhas. Imagine um elétron. Se quiser, imagine uma “partícula”, seja lá o que isso for. É muito comum imaginar essas coisas como “bolinhas” muito pequenas, praticamente pontos. Nesse sentido, faz sentido falar “esta partícula está aqui” e “está partícula está ali”, assim como coisas do dia-a- dia. No caso, sempre podemos afirmar que uma cadeira está aqui ou ali, mas não os dois simultaneamente. A posição de uma cadeira é única. Imagine agora uma onda. Pode ser uma onda do mar mesmo. As ondas são coisas extensas, e algumas são tão grandes que chegam a quilômetros. Nesse caso, faz sentido dizer que uma onda está “aqui” mas que também está “ali”: ela tem uma extensão, um comprimento de onda. Vemos então que esse conceito é diferente da visão de partículas de antes . Aqui o leitor pode se perguntar porque comecei a falar de ondas do nada. Parece até que estou “tirando onda”. Mas isso tem tudo a ver com a quântica. Provavelmente um dos conceitos mais importantes da física quântica é o de dualidade onda-partícula. Ele resume o fato de que as partículas, como o elétron, têm também comportamento ondulatório. A dualidade onda-partícula foi descoberta no chamado experimento da fenda dupla para elétrons, que você pode visualizar abaixo. A ideia é que se acertarmos os dois buracos com vários elétrons, não podemos determinar por qual dos buracos o elétron passou. Isso foi explicado pelo fato de o elétron passar pelas duas AstroNova . N.44 . 2024 1 Um fractal é essencialmente um objeto com estruturas que se . repetem infinitamente Fractal de Mandelbrot. A figura aparentemente simples possui complexidade infinita conforme damos zoom. Alguns acreditam que o mesmo pode ocorrer para nosso universo.Para explorar esse fractal melhor, você também pode ver neste link. 2 É claro, no exemplo da cadeira ela também tem uma extensão. Toda analogia tem suas limitações, mas o ponto é o mesmo: uma cadeira “quântica” poderia estar em dois lugares (separados) ao mesmo tempo. Já uma cadeira feita de partículas (bolinhas) não poderia.