1 SÉRIE - AULA 3

Observações Profundas do Universo

Física

4obimestre – Aula 3
Ensino Médio

●
Telescópios Gigantes Terrestres;

●
Observatórios no espaço (Hubble,
JWT, Chandra etc.)

●
Identificar alguns instrumentos de
observação espacial instalados na
Terra e em funcionamento no
espaço;

●
Compreender a importância de
instrumentos de observação do
universo;

●
Analisar alguns aspectos da
evolução histórica de instrumentos
de observação espacial.

Todos os tipos de matéria irradiam alguma forma de energia, com específicos comprimentos de onda, que, usando algum tipo de instrumento, podemos detectá-los e usá-los para descobrir coisas que geralmente são invisíveis a nossos olhos. Concentrando-se em objetos astronômicos, pesquise, rapidamente, com seus colegas, algumas ondas eletromagnéticas importantes e qual o seu papel nas respectivas observações.

Uma pequena ideia de espectroscopia.

Para começar
10 MINUTOS

Reprodução - HORST FRANK/JAILBIRD/ALEBERGEN/WIKIMEDIA COMMONS, 2011. Disponível em:
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electromagnetic_spectrum_-pt.svg. Acesso em: 20 ago. 2024.

TODO MUNDO ESCREVE

Desde o século VII, instrumentos são utilizados para realizar observações e medições, por exemplo: quadrantes e torqueta (plural de torquetum), ampulhetas, astrolábios e esferas armilares. Há registros de que os povos árabes fizeram a construção de observatórios nas regiões de Damasco, Cairo, Bagdá e em outros centros importantes.

História

Foco no conteúdo

CONTINUA

© Getty Images

Figura 1 – Ilustração de Círculo de repetição de
Dolland e quadrante de Troughton, publicados em
1851.

Figura 2 – Exemplo de uma ampulheta utilizada
para medição do tempo.

© Pngwing

Figura 3 – Exemplo de um astrolábio utilizado para
localização, como posição de estrelas e
constelações, e para calcular a posição delas em
relação a linha do horizonte.

Em 1571, foi publicado o livro “Prática
geométrica denominada Pantometria”
(Geometrical practical named Pantometria)
do matemático inglês Leonard Digges
(1520-1559), no qual ele descreveu sobre
o teodolito. Além disso, Digges também
descreveu, em 1550, um sistema com uma
lente de longa distância focal e outra de
curta distância focal, que pode ser
interpretado como um precursor do
telescópio.

Leonardo Digges

Figura 4 – Teodolito de Leonard Digges, que permite medidas angulares
precisas, a partir de um ponto de referência..

Disponível em http://astroweb.iag.usp.br/~aga210/2023b/ Acesso em: 10 jul. 2024.

Foco no conteúdo

CONTINUA

Galileu iniciou suas observações telescópicas
em 1610, usando um telescópio que ele mesmo
construiu. No entanto, a invenção do telescópio
não é atribuída a ele. Lentes rudimentares datam
de 2000 a.C. e já eram usadas em óculos desde
cerca de 1350.

Em 1451, Nicolás de Cusa inventou o monóculo
com lente convexa, e em 1590, Zacharias
Janssen criou o microscópio. Historiadores
geralmente creditam ao holandês Hans
Lippershey a construção do primeiro telescópio
em 1608.

Galileu tomou conhecimento desse instrumento
em 1609 e, em 1610, construiu seu próprio
telescópio, que aumentava a imagem em três
vezes, seguido por outros com aumento de até
30 vezes.

Observações telescópicas

Figura 5 – Exemplo de telescópio monocular.

Foco no conteúdo

© Getty Images

O telescópio de Galileu, construído entre
1609 e 1610, utilizava uma lente convexa e
uma lente côncava.

Em 1611, Johannes Kepler, em seu livro
Dioptria (Dioptrice), sugeriu que um design
com duas lentes convexas seria mais eficaz.

Em 1668, Isaac Newton desenvolveu o
telescópio refletor, que utiliza um espelho curvo em vez de lentes, e é o tipo de telescópio usado atualmente em observatórios profissionais, em contraste com os telescópios refratores de Galileu e Kepler.

Telescópio refrator x telescópio
refletor

Foco no conteúdo

Telescópios de solo, maiores e mais bem equipados, permitem melhor resolução, viabilizando estudos de regiões centrais de galáxias.

O Observatório Astronômico Keck é
equipado com dois telescópios
operando no espectro visível e
infravermelho próximo. Situa-se no
cume do monte Mauna Kea, no Havaí.
Cada telescópio tem um espelho de
dez metros de diâmetro.

Telescópios de solo

Telescópio de solo Keck.

AGA0210, 2024
Elaborado especialmente para a aula.

Foco no conteúdo

Arecibo, Porto Rico. Foi
um dos maiores com um
radiotelescópio de 305 m de
diâmetro. Desabou em 2020
devido a falhas estruturais.

Very Large Array (VLA),
Novo México, EUA. 27
radiotelescópios no total.

MERLIN, 7
radiotelescópios no
total espalhados pelo
Reino Unido.

Very Long Baseline
Array (VLBA) – 10
radiotelescópios no total.

Radiotelescópios: estudo de pulsares, quasares, buracos negros;
formação estelar, gás interestelar; atividade solar; moléculas complexas.

Foco no conteúdo

DRAKE, N. Icônico radiotelescópio de Porto Rico desaba. Nation Geographic Brasil, 1 dez. 2020. Disponível em:
https://www.nationalgeographicbrasil.com/ciencia/2020/12/observatorio-arecibo-telescopio-iconico-radiotelescopio-porto-rico-desaba. Acesso em: 20 ago. 2024.

Reprodução - MARIO ROBERTO DURÁN
ORTIZ/WIKIMEDIA COMMONS, 2019.
Disponível em:
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Areci
bo_Radiotelescopio_Panamorama_SJU_06_
2019_7446.jpg. Acesso em: 20 ago. 2024.

Reprodução - CGP GREY/WIKIMEDIA
COMMONS, 2009. Disponível em:
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Very_Lar
ge_Array_--_New_Mexico,_U.S.A._--_2009-
08.jpg. Acesso em: 20 ago. 2024.

Reprodução - KITT PEAK NATIONAL
OBSERVATORY/NOIRLAB/NSF/AURA/P.
MARENFELD/WIKIMEDIA COMMONS, 2022.
Disponível em:
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Very_Lo
ng_Baseline_Array_Dish_Side_(3S8A8136).tiff.
Acesso em: 20 ago. 2024.

Reprodução - PAM GOODEY/WIKIMEDIA
COMMONS, 2012. Disponível em:
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_Mer
lin_telescope_Knockin_-_geograph.org.uk_-
_3148911.jpg. Acesso em: 20 ago. 2024.

Estes são exemplos de 4 Observatórios
Orbitais, cada um dedicado a observar
um determinado comprimento de onda.

●
Compton – Raios Gama CGR; julho
1991-2000. Missão: objetos de altas
energias;

●
Spitzer – Infravermelho – 2003
Missão: estrelas frias; exoplanetas,
nuvens de poeira;

●
Chandra – Raios X – CXO; 1999
Missão: detecção de Buracos Negros,
Quasares e gás a altíssimas
temperaturas.

Telescópios Espaciais -
“Projeto Grandes
Observatórios Espaciais"

Figura 9. Exemplos de Telescópios Espaciais.

AGA0210, 2024
Elaborado especialmente para a aula.

Foco no conteúdo

Captação de luz visível e infravermelho.
Sem dúvida, é o mais famoso observatório
espacial. Trouxe informações
extremamente significativas a respeito do
nosso cosmo, com espectros e imagens
de alta resolução. Ainda utilizado para
diversos propósitos, como medições de
distâncias de Cefeidas, observação de
supernovas distantes. Obteve imagens da
Lua, de Plutão e de muitos outros planetas
do Sistema Solar, além de imagens de
muitas galáxias etc.

Telescópio Espacial Hubble – 1990

Figura 10. Telescópio Espacial Hubble – 1990.

Disponível em: http://www.astro.iag.usp.br/~aga210/2023b/ Acesso em: 10 jul. de 2024.

Foco no conteúdo

Para imagens do Hubble veja HUBBLESITE.
Images.
Disponível em: https://hubblesite.org/images. Acesso em: 20 ago. 2024.

DESTAQUE

Multiple Choice

O Chandra X-ray Observatory é especializado em estudar os
fenômenos mais enérgicos do universo. Conhecer seus
principais objetivos ajuda a entender seu impacto na
astrofísica contemporânea. Qual é um dos principais objetivos do Chandra – Raios-X – CXO?

• Estudar a luz visível de estrelas.

• Observar exoplanetas.

• Investigar buracos negros.

• Analisar atmosferas de galáxias.

Multiple Choice

O desenvolvimento dos telescópios reflete uma evolução significativa na história
da astronomia. Vários inventores contribuíram para essa tecnologia, mas quem foi
o pioneiro na construção do telescópio refletor?

• Galileu Galilei.

• Johannes Kepler.

• Hans Lippershey.

• Isaac Newton.

• Leonard Digges.

Link para vídeo

Como funcionam os Telescópios?

Como funcionam os telescópios – Vídeo do Astrolab Unesp.

Agora que vocês já viram diversas
informações a respeito de telescópios
para observações mais profundas e
ocultas do nosso universo, assistam ao vídeo e depois discutam os principais princípios de funcionamento dos telescópios, assim como diversos resultados interessantes que eles produziram ou produzirão acerca do nosso conhecimento sobre o universo.

Uma perspectiva geral

TV UNESP. Astrolab | Como funcionam os telescópios? Disponível em:
https://www.youtube.com/watch?v=FG215URhvhQ. Acesso em: 20 ago. 2024.

Encerramento

10 MINUTOS

COM SUAS PALAVRAS

Open Ended

OBRIGATÓRIO (SERÁ CONTADO COMO PARTE DA AVALIAÇÃO DO ESTUDANTE)
ESCREVA COM SUAS PALAVRAS O QUE FOI POSSÍVEL COMPREENDER DURANTE A AULA.

CANIATO, R. (Re) Descobrindo a astronomia. Campinas: Átomo, 2013.

NOGUEIRA, S. Coleção Explorando o Ensino. Astronomia: Ensino Fundamental e Médio, v. 11. Brasília: MEC; SEB;
MCT; AEB, 2009a.

NOGUEIRA, S. Coleção Explorando o Ensino. Astronomia: Ensino Fundamental e Médio, v. 12. Brasília: MEC;
SEB; MCT; AEB, 2009b.

SILVA, J. A.; PINTO, A. C.; LEITE, C. Olhando para o céu. São Paulo: Editora do Brasil, 2000.

DORLING KINDERSLEY (DK). Space: a visual Encyclopedia. EUA: DK, 2010.

RONEN, C.; DUNLOP, S. The Golden Book of Astronomy: a comprehensive and practical survey. Nova Iorque:
Golden Press, 1984.

SILVA, T. P.; BISCH, S. M. Nossa posição no Universo: uma proposta de sequência didática para o ensino médio.
Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia, São Carlos (SP), n. 29, p. 27–49, 2020. Disponível em:
https://www.relea.ufscar.br/index.php/relea/article/view/412. Acesso em: 20 ago. 2024.

ASTROTUBERS. O telescópio espacial James Webb. Disponível em:
https://www.youtube.com/watch?v=9jaL6YPrwtw. Acesso em: 20 ago. 2024.

SAIFR DIVULGA! Doses de Física | 19 | O que o James Webb vai mostrar? Disponível em:
https://youtu.be/0k4T9JVOyz0?si=iwqitZqrQEPnrbx8. Acesso em: 20 ago. 2024.

SAIFR DIVULGA! Doses de Física | 21 | Lagrange 2: onde o James Webb está? Disponível em:
https://youtu.be/uee22jcmHco?si=7H7B3QY5EYAJM3OH. Acesso em: 20 ago. 2024.

AFP PORTUGUÊS. China inaugura maior radiotelescópio do mundo | AFP. Disponível em:
https://www.youtube.com/watch?v=IE8wCCVBFW0. Acesso em: 20 ago. 2024.

DRAKE, N. Icônico radiotelescópio de Porto Rico desaba. Nation Geographic Brasil, 1 dez. 2020. Disponível em:
https://www.nationalgeographicbrasil.com/ciencia/2020/12/observatorio-arecibo-telescopio-iconico-radiotelescopio-
porto-rico-desaba. Acesso em: 20 ago. 2024.

SÃO PAULO (Estado). Secretaria da Educação. Currículo Paulista: etapa Ensino Médio, 2020. Disponível em:
https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-
etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf. Acesso em: 20 ago. 2024.

AGA0210 - Introdução à Astronomia. Disponível em: http://astroweb.iag.usp.br/~aga210/. Acesso em: 2 set. 2024.

Imagem de capa: Seduc.

Identidade visual: imagens © Getty Images.