Carlos Martins ajuda a testar uma das constantes fundamentais do Universo

Esquema da medição do espectro do Quasar HS 1549+1919
Foto: Ciència Viva na Imprensa Regional 

Recorrendo a alguns dos espectrógrafos mais precisos do mundo – UVES (telescópios VLT, do ESO), HIRES (telescópios Keck) e HDS (telescópio Subaru) – uma equipa internacional procurou variações de velocidade relativa no espectro de absorção do Quasar HS 1549+1919.

Essas variações permitem medir a constante de estrutura fina (α ou Alfa), uma das constantes fundamentais do Universo, cujo valor caracteriza o comportamento de uma das forças fundamentais do Natureza – a força electromagnética.

A luz deste Quasar, situado a 11,5 mil milhões de anos-luz, atravessou três galáxias diferentes, respetivamente há 10, 9 e 8 mil milhões de anos atrás. Cada uma delas absorveu parte do espectro do Quasar, deixando nessa absorção pistas de como a força electromagnética se comportava em cada uma dessas épocas.

Tyler Evans (CAS, U. Swinburne), o primeiro autor deste artigo, explica que “nós dividimos a luz, de forma muito precisa, nas suas cores constituintes, produzindo um arco-íris com uma espécie de “código de barras” de cores em falta. Este padrão permite-nos medir o comportamento do electromagnetismo”.

A necessidade de usar os três grandes telescópios surge dos erros nas medições. É que, a existirem variações de Alfa, como alguns estudos anteriores sugeriam, estas serão muito pequenas.

Comparando as três medições é possível minimizar os erros de medição. Carlos Martins (Instituto de Astronomia e Ciências do Espaço/Centro de Astrofísica, Universidade do Porto), um dos co-autores do artigo, comenta que “para realizar estes testes, é necessário levar os atuais espectrógrafos até ao limite, e melhora-los é fundamental para a cosmologia moderna.”

Depois de corrigidos os erros, os dados dos três telescópios dão a mesma resposta: se nos últimos 10 mil milhões de anos houve alguma uma variação de Alfa, e por consequência, da força electromagnética, terá sido uma variação inferior a algumas partes por milhão.

Segundo Michael Murphy (CAS, U. Swinburne), outros dos co-autores do estudo “penso que esta terá sido a medição mais precisa do género, até à data”.

Além das possíveis variações de Alfa, este estudo serviu também para tentar desvendar um dos maiores enigmas da cosmologia moderna – a verdadeira natureza da Energia Escura. O estudo da energia escura é um dos objectivos do projecto FCT do CAUP: O Lado Escuro do Universo. Carlos Martins, o investigador principal deste projecto, diz que “estas novas técnicas são importantes para a preparação de testes semelhantes, a serem realizados pelo ESPRESSO, e pelo European Extremely Large Telescope (E-ELT, do ESO), dois projetos nos quais o CAUP está bastante envolvido”.

A física por detrás destas constantes fundamentais do Universo, como a constante de estrutura fina, é ainda um mistério para a cosmologia moderna. Estas aparecem no modelo padrão da física de partículas como parâmetros que não podem ser calculados, tendo de ser medidos em laboratório, com os respectivos valores inseridos à mão no modelo.

A existir, uma Grande Teoria Unificada terá de prever a existência e os valores destas constantes, além de explicar qual a sua dependência de outros parâmetros.

Portugal participa na construção do maior espectrógrafo do mundo, que pemitirá a partir de 2016 detectar exoplanetas semelhantes à Terra

O "Espresso", o maior espectrógrafo do mundo, a ser colocado no Deserto de Atacama (Chile) em 2016, vai permitir confirmar a existência de milhões de exoplanetas semelhantes à Terra. 

Imagem: Representação artística de um exoplaneta

Com o espectrógrafo Espresso "esperamos confirmar que só na nossa galáxia existirão qualquer coisa como 50 ou 100 mil milhões de planetas com condições semelhantes às da Terra”, conta Nuno Santos, investigador do Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e coordenador da colaboração portuguesa num projecto conjunto de um consórcio de instituições científicas e académicas de Portugal, Itália, Suíça e Espanha.

Um espectrógrafo é um instrumento que permite decompor a radiação eletromagnética (em sentido lato, a “luz”) emitida por um objecto, formando um espectro de frequências.

O Espresso (Echelle SPectrogaph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) vai custar mais de 10 milhões de euros, disse à Lusa Filipe Pires, Filipe Pires, coordenador do Núcleo de Divulgação do Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, acrescentando que Portugal vai participar com “cerca de um milhão de euros”, um valor que chega através da Fundação para a Ciência e Tecnologia.

“O Espresso será o primeiro instrumento a conseguir localizar e detectar planetas pequeninos [como a Terra], e onde temos esperança de encontrar vida”, explicou Filipe Pires. Segundo o coordenador da colaboração portuguesa, o Espresso é um avanço em relação aos instrumentos que existem actualmente.

"Já conhecemos mais de 1000 planetas" 

“Já conhecemos mais de mil planetas que andam à volta de outras estrelas, mas temos um problema com os instrumentos actuais em que é muito difícil detetar planetas pequenos como a Terra e que estejam suficientemente longe onde, por exemplo, seja possível haver água”, refere Nuno Santos.

Este inovador espectrógrafo será o primeiro com capacidade de detectar de forma sistemática um grande número de novos planetas rochosos e potencialmente habitáveis em torno de outras estrelas.

O Espresso vai estar em funcionamento em 2016, no Deserto do Atacama (Chile) e com aquele instrumento vai conseguir-se detectar variações de velocidade inferiores a 10 centímetros por segundo, que é fundamental para conseguir detectar as pequenas variações na velocidade radial das estrelas causadas pela presença de planetas semelhantes à Terra em seu redor.

A colaboração portuguesa consistirá na construção do Coudé Train, um conjunto de lentes e prismas, e respectivos sistemas de alinhamento, responsável por levar a luz recolhida por vários telescópios até ao laboratório onde aquela luz será combinada e analisada.

 Segundo Alexandre Cabral, responsável pelo desenvolvimento da componente tecnológica que está a ser desenvolvida em Portugal, o país vai “finalmente passar da teoria à prática" e servirá também como uma oportunidade para "a indústria portuguesa receber um retorno pela participação de Portugal em grandes projectos de instrumentação.

O Espresso vai também trazer benefícios a várias outras áreas da astronomia, com destaque para a análise da composição química de estrelas e do gás intergaláctico.