Comunicação de ciência no Observatório Astronómico de lisboa e no Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa

Relatório de Estágio apresentado para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Comunicação de Ciência,

O Website Gravitão – Comunicar sobre Astrofísica e sobre Gravitação

A internet está a tornar-se cada vez mais um meio importante na comunicação de ciência, permitindo a criação de novas atividades de envolvimento do público (AEPs). Instituições científicas, grupos de investigação e até cientistas recorrem à internet para comunicar com o público. Cientistas membros do grupo Gravitation in Técnico (GRIT), do Centro Multidisciplinar de Astrofísica, Instituto Superior Técnico, criaram o website “Gravitão” como meio de difusão de diversos tipos de AEPs para o público, em particular para os jovens. O objetivo principal do estágio curricular foi a criação, em conjunto com os membros do GRIT, de conteúdos para o “Gravitão”. Foram também desenvolvidas outras AEPs, incluindo press releases. Durante o estágio procurou-se ainda analisar a visão dos membros do GRIT sobre as AEPs e sobre a comunicação de ciência, com o objetivo de facilitar o envolvimento dos cientistas nestas atividades. A análise dos dados recolhidos permitiu conhecer melhor a visão destes cientistas e identificar os fatores que influenciam a sua motivação para a participação em AEPs. Este estudo permite apresentar estratégias para o desenvolvimento do website “Gravitão” e de outras AEPs no futuro.

Efeitos não-gaussianos em astrofísica e cosmologia

The recent astronomical observations indicate that the universe has null spatial curvature, is accelerating and its matter-energy content is composed by circa 30% of matter (baryons + dark matter) and 70% of dark energy, a relativistic component with negative pressure. However, in order to built more realistic models it is necessary to consider the evolution of small density perturbations for explaining the richness of observed structures in the scale of galaxies and clusters of galaxies. The structure formation process was pioneering described by Press and Schechter (PS) in 1974, by means of the galaxy cluster mass function. The PS formalism establishes a Gaussian distribution for the primordial density perturbation field. Besides a serious normalization problem, such an approach does not explain the recent cluster X-ray data, and it is also in disagreement with the most up-to-date computational simulations. In this thesis, we discuss several applications of the nonextensive q-statistics (non-Gaussian), proposed in 1988 by C. Tsallis, with special emphasis in the cosmological process of the large structure formation. Initially, we investigate the statistics of the primordial fluctuation field of the density contrast, since the most recent data from the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) indicates a deviation from gaussianity. We assume that such deviations may be described by the nonextensive statistics, because it reduces to the Gaussian distribution in the limit of the free parameter q = 1, thereby allowing a direct comparison with the standard theory. We study its application for a galaxy cluster catalog based on the ROSAT All-Sky Survey (hereafter HIFLUGCS). We conclude that the standard Gaussian model applied to HIFLUGCS does not agree with the most recent data independently obtained by WMAP. Using the nonextensive statistics, we obtain values much more aligned with WMAP results. We also demonstrate that the Burr distribution corrects the normalization problem. The cluster mass function formalism was also investigated in the presence of the dark energy. In this case, constraints over several cosmic parameters was also obtained. The nonextensive statistics was implemented yet in 2 distinct problems: (i) the plasma probe and (ii) in the Bremsstrahlung radiation description (the primary radiation from X-ray clusters); a problem of considerable interest in astrophysics. In another line of development, by using supernova data and the gas mass fraction from galaxy clusters, we discuss a redshift variation of the equation of state parameter, by considering two distinct expansions. An interesting aspect of this work is that the results do not need a prior in the mass parameter, as usually occurs in analyzes involving only supernovae data.Finally, we obtain a new estimate of the Hubble parameter, through a joint analysis involving the Sunyaev-Zeldovich effect (SZE), the X-ray data from galaxy clusters and the baryon acoustic oscillations. We show that the degeneracy of the observational data with respect to the mass parameter is broken when the signature of the baryon acoustic oscillations as given by the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) catalog is considered. Our analysis, based on the SZE/X-ray data for a sample of 25 galaxy clusters with triaxial morphology, yields a Hubble parameter in good agreement with the independent studies, provided by the Hubble Space Telescope project and the recent estimates of the WMAP

Desarrollo de un código de cálculo basado en un Nuevo Modelo Hidrogenoide Apantallado Relativista para la determinación de las propiedades radiativas y termodinámicas de plasmas de fusión por confinamiento inercial y astrofísica en condiciones de equilibrio local termodinámico

Programa de doctorado Física, Matemáticas, Geología y Clima

Determinación y parametrización de propiedades radiativas de plasmas para la simulación y análisis de experimentos de Astrofísica de Laboratorio

Programa de doctorado: Sistemas inteligentes y aplicaciones numéricas en Ingeniería

De Mendoza hacia el cosmos : astronomía, astrofísica y actividades espaciales en el siglo XX

Desde tiempos inmemoriales, mujeres y hombres han mirado hacia lo alto buscando indicios que los ayudaran a entender su propia humanidad y que los orientaran en la comprensión de su propio planeta y de los astros más lejanos, tal vez con la esperanza noexplícita de develar misterios inexplicables. De la mano de los avances científicos y tecnológicos, el siglo xx mostró una expansión de las investigaciones astronómicas y astrofísicas. En los países centrales, que durante la centuria se repartieron el mundo, los viajes espaciales se constituyeron en un capítulo más de la carrera por la conquista de territorios. También en el sur del continente americano, en la provincia de Mendoza (Argentina), se desarrollaban investigaciones astronómicas y astrofísicas y hasta se ensayaban viajes al espacio. De estas prácticas no solo participaron científicos, técnicos e instituciones, sino también grupos de aficionados, todos apasionados por aquel cosmos tan lejano, tan ajeno y propio a la vez. Pablo Pacheco relata los andares de estos profesionales y aficionados que se sucedieron en su pasión y su interés por la astronomía. En esta obra, la historia de la ciencia se ve alimentada por una investigación minuciosa que, además, está escrita en un estilo ameno y atrapante. Capítulo a capítulo, el relato sobre las actividades astronómicas y espaciales se va imbricando con los avatares políticos y culturales del momento en una compleja y alucinante trama. Acompañando el relato de las investigaciones sobre el cosmos, en este libro, ganador del Concurso Ida y Vuelta 2012 de Ediunc, las ilustraciones del artista plástico Daniel Fernández Serruya aportan un condimento para hacer todavía más amena una historia que aún sigue construyéndose.

Cosmologia e astrofísica no ensino secundário

Dissertação de mest. em Física - área de especialização em Física para Ensino, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2003

Experimental study of proton induced nuclear reactions in 6,7 Li

This work presents the results of the experimental study of proton induced nuclear reactions in lithium, namely the 7Li(p,α) 4He, 6Li(p,α) 3He and 7Li(p,p)7Li reactions. The amount of 7Li and 6Li identified as primordial and observed in very old stars of the Milky Way galactic halo strongly deviates from the predictions of primordial nucleosynthesis and stellar evolution models which depend, among other factors, on the cross sections of reactions like 7Li(p,α) 4He and 6Li(p,α) 3He. These discrepancies have triggered a large amount of research in the fields of stellar evolution, cosmology, pre-galactic evolution and low energy nuclear reactions. Focusing on nuclear reactions, this work has measured the 7Li(p,α) 4He and 6Li(p,α) 3He reactions cross sections (expressed in terms of the astrophysical S -factor) with higher accuracy, and the electron screening effects in these reactions for different environments (insulators and metallic targets). The 7Li(p,α) 4He angular distributions were also measured. These measurementstook place in two laboratory facilities, in the framework of the LUNA (Laboratory for Undergroud Nuclear Astrophysics) international collaboration, namely the Laboratorio ´ de Feixe de Ioes ˜ in ITN (Instituto Tecnologico ´ e Nuclear) Sacavem, ´ Portugal, and the Dynamitron-TandemLaboratorium in Ruhr-Universitat¨ Bochum, Germany. The ITN target chamber was modified to measure these nuclear reactions, with the design and construction of new components, the addition of one turbomolecular pump and a cold finger. The 7Li(p,α) 4He and 6Li(p,α) 3He reactions were measured concurrently with seven and four targets, respectively. These targets were produced in order to obtain adequate and stable lithium depth profiles. In metallic environments, the measured electron screening potential energies are much higher than the predictions of atomic-physics models. The Debye screening model applied to the metallic conduction electrons is able to explain these high values. It is a simple model, but also very robust. Concerning primordial nucleosynthesis and stellar evolution models, these results are very important as they show that laboratory measurements are well controlled, and the model inputs from these cross sections are therefore correct. In this work the 7Li(p,p)7Li differential cross section was also measured, which is useful to describe the 7Li(p,α) 4He entrance channel.

Detecção de correlação e causalidade em séries temporais não categóricas

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática

O recurso a exposições em divulgação de astronomia: o caso “Um Universo Deslumbrante”

Relatório de Estágio apresentado para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Comunicação de Ciência

Fotoionização de moléculas e átomos

Este trabalho, no âmbito da física atómica e molecular, é essencialmente um estudo experimental, por fotoionização, da estrutura electrónica de moléculas e átomos de elevada instabilidade, relevantes na indústria, atmosfera terrestre e astrofísica. Os estudos de física molecular compreendem a caracterização em fase gasosa, à temperatura ambiente e a decomposição térmica controlada até 1100 K, por fotoionização com radiação de ultravioleta de vácuo usando a fonte de He I (21.22 eV), das seguintes moléculas: azidoformato de metilo, N3COOCH3; azidoformato de etilo, N3COOCH2CH3; azidoacetato de etilo, N3CH2COOCH2CH3; azidoetanol, N3CH2CH2OH;2-azidopropionitrilo, CH3CH(N3)CN; e 3-azidopropionitrilo, N3CH2CH2CN. Os resultados de espectroscopia de fotoelectrões, para cada uma destas moléculas, são comparados com os resultados do estudo de pirólise pela técnica de isolamento em matriz de azoto molecular, à temperatura de 12 K, assistida por espectroscopia de infravermelho. Os compostos intermediários e produtos finais observados permitem propor mecanismos de decomposição térmica para cada um dos sistemas. A interpretação e atribuição das bandas espectrais relativas a cada molécula têm por base os cálculos ab initio (HF e MP2) e de funcional da densidade (BLYP e B3LYP) das propriedades moleculares dos seus confórmeros de equilíbrio. A radiação de sincrotrão de ultravioleta de vácuo é usada nos estudos, por fotoionização, do oxigénio e azoto atómicos e dos radicais OH e OD, os quais são produzidos in situ por descarga de microondas e/ou reacção rápida átomo molécula. Para cada um destes sistemas, apresentam-se medidas da secção eficaz parcial de fotoionização, σ i, e do parâmetro de assimetria, β. Nestes estudos é usada a radiação da estação de trabalho 4.2 do Sincrotrão Elettra, em Itália.

Estudio astrofísico de gigantes rojas y cúmulos estelares galácticos y extragalácticos

El conocimiento de las propiedades de los cúmulos estelares ha desempeñado y aún desempeña un papel fundamental en el desarrollo de la Astrofísica. Gran parte de lo que hoy sabemos acerca de la estructura y evolución de la Galaxia, e incluso acerca de la formación, estructura y evolución de las estrellas, proviene de una manera directa o indirecta del estudio de los cúmulos estelares, tanto sus propiedades globales, como las características individuales de sus miembros. Esto explica el interés del que suscribe en determinar y analizar las propiedades astrofísicas más relevantes de los miembros de los cúmulos estelares, como así también, los parámetros integrados de los mismos. En este sentido, el advenimiento de los detectores CCD permite en la actualidad extraer más y mejor información de los cúmulos estudiados. La precisión de la fotometría CCD es significativamente superior a la obtenida a partir de la fotometría fotográfica, tradicionalmente usada para estudios de cúmulos en gran escala. Usando fotometría CCD es posible derivar parámetros fundamentales de cúmulos muy compactos, cuyo estudio sería prácticamente imposible a partir de las técnicas tradicionales. Por su parte, la espectroscopía CCD es fundamental para determinar la abundancia de elementos pesados de cúmulos estelares, particularmente de aquéllos muy débiles ubicados en campos muy poblados de la Galaxia. El proyecto consiste básicamente en la obtención de datos fotométricos y espectroscopio de alta precisión de cúmulos estelares (abiertos y globulares) galácticos y extragalácticos. Dicho datos serán utilizados para: a) determinar parámetros físicos integrados de cúmulos abiertos y globulares, y propiedades individuales fundamentales de gigantes rojas pertenecientes a los mismos; b) estudiar la estructura y evolución química del disco galáctico. c) establecer el límite superior de edad de los cúmulos estelares se la Nube Mayor de Magallanes.

Indicadores ópticos de actividad emisiva de radiación X en sistemas binarios Be

El estudio de los fenómenos emisivos en estrellas Be es de importancia porque agrega información que puede conducir a mejorar la interpretación de la actividad que existe en la alta atmósfera de estas estrellas. Los procesos que se desean estudiar se refieren a las interacciones entre la estrella Be y la de neutrones que componen un sistema Be emisor de radiación X. Un procedimiento posible consiste en utilizar la información prevista por las líneas de hidrógeno, especialmente la línea H gamma, cuyas variaciones permiten predecir la sucesiva emisión de la radiación X producida durante el pasaje por el periastro de la estrella de neutrones. Esto es válido, probablemente en todos los sistemas de este tipo y es justamente lo que se desea comprobar. Se trata de fenómenos que requieren, para ser analizados adecuadamente, de un eficaz seguimiento de los objetivos que se estudian; con este objeto se solicitarán turnos de observación en el Complejo Astronómico CASLEO (Complejo Astronómico Leoncito, provincia de San Juan) y en la Estación Astrofísica de Bosque Alegre del Observatorio Astronómico de Córdoba. Objetivos generales Estos hechos son de gran interés para el estudio de la física y la dinámica de la transferencia de materia en el periastro y la subsecuente emisión explosiva de radiación X. En consecuencia, si estas explosiones emisivas X están originadas por el movimiento orbital excéntrico, un seguimiento multifrecuencial de estos sistemas en su pasaje alrededor del periastro dará una respuesta a muchos de los problemas que presentan. En las longitudes de ondas ópticas, el seguimiento de estos sistemas durante un período orbital puede dar prueba definitiva de la existencia de indicadores ópticos de la siguiente actividad emisiva de radiación X. Objetivos específicos En una lista de alrededor de 25 sistemas pulsantes en radiación X, varios son TXTS. El propósito de este programa es el de buscar indicadores ópticos de emisión de radiación X en algunos sistemas como son: i) A 0538-66, sistema HXTS con un período de 0.07s, en la Nube Mayor de Magallanes. (...) ii) A 1118-615: éste es un sistema SXTS con un período de 405s. (...)

Desarrollo de Algoritmos Numéricos para el Estudio de la Propagación no Lineal de Ondas en Aplicaciones Aeroespaciales y Astrofísicas. Develop to Numerical Algorithms to Study non-Linear Waves Propagation in Aerospace and Astrophysics Applications.

En este proyecto se desarrollarán algoritmos numéricos para sistemas no lineales hiperbólicos-parabólicos de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Dichos sistemas tienen aplicación en propagación de ondas en ámbitos aeroespaciales y astrofísicos.Objetivos generales: 1)Desarrollo y mejora de algoritmos numéricos con la finalidad de incrementar la calidad en la simulación de propagación e interacción de ondas gasdinámicas y magnetogasdinámicas no lineales. 2)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos gasdinámicos de elevada entalpía incluyendo cambios químicos, efectos dispersivos y difusivos.3)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos magnetogasdinámicos ideales y reales.4)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la solución del flujo aerotermodinámico alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera terrestre. 5)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la simulación del comportamiento dinámico no lineal de arcos magnéticos en la corona solar. 6)Desarrollo de nuevos modelos para describir el comportamiento no lineal de arcos magnéticos en la corona solar.Este proyecto presenta como objetivo principal la introducción de mejoras en algoritmos numéricos para simular la propagación e interacción de ondas no lineales en dos medios gaseosos: aquellos que no poseen carga eléctrica libre (flujos gasdinámicos) y aquellos que tienen carga eléctrica libre (flujos magnetogasdinámicos). Al mismo tiempo se desarrollarán códigos computacionales que implementen las mejoras de las técnicas numéricas.Los algoritmos numéricos se aplicarán con la finalidad de incrementar el conocimiento en tópicos de interés en la ingeniería aeroespacial como es el cálculo del flujo de calor y fuerzas aerotermodinámicas que soportan objetos que ingresan a la atmósfera terrestre y en temas de astrofísica como la propagación e interacción de ondas, tanto para la transferencia de energía como para la generación de inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar. Estos dos temas poseen en común las técnicas y algoritmos numéricos con los que serán tratados. Las ecuaciones gasdinámicas y magnetogasdinámicas ideales conforman sistemas hiperbólicos de ecuaciones diferenciales y pueden ser solucionados utilizando "Riemann solvers" junto con el método de volúmenes finitos (Toro 1999; Udrea 1999; LeVeque 1992 y 2005). La inclusión de efectos difusivos genera que los sistemas de ecuaciones resulten hiperbólicos-parabólicos. La contribución parabólica puede ser considerada como términos fuentes y tratada adicionalmente tanto en forma explícita como implícita (Udrea 1999; LeVeque 2005).Para analizar el flujo alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera se utilizarán las ecuaciones de Navier-Stokes químicamente activas, mientras la temperatura no supere los 6000K. Para mayores temperaturas es necesario considerar efectos de ionización (Anderson, 1989). Tanto los efectos difusivos como los cambios químicos serán considerados como términos fuentes en las ecuaciones de Euler. Para tratar la propagación de ondas, transferencia de energía e inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar se utilizarán las ecuaciones de la magnetogasdinámica ideal y real. En este caso será también conveniente implementar términos fuente para el tratamiento de fenómenos de transporte como el flujo de calor y el de radiación. Los códigos utilizarán la técnica de volúmenes finitos, junto con esquemas "Total Variation Disminishing - TVD" sobre mallas estructuradas y no estructuradas.

Terrestrial laser scanning for landslides deformation monitoring

Within last few years a new type of instruments called Terrestrial Laser Scanners (TLS) entered to the commercial market. These devices brought a possibility to obtain completely new type of spatial, three dimensional data describing the object of interest. TLS instruments are generating a type of data that needs a special treatment. Appearance of this technique made possible to monitor deformations of very large objects, like investigated here landslides, with new quality level. This change is visible especially with relation to the size and number of the details that can be observed with this new method. Taking into account this context presented here work is oriented on recognition and characterization of raw data received from the TLS instruments as well as processing phases, tools and techniques to do them. Main objective are definition and recognition of the problems related with usage of the TLS data, characterization of the quality single point generated by TLS, description and investigation of the TLS processing approach for landslides deformation measurements allowing to obtain 3D deformation characteristic and finally validation of the obtained results. The above objectives are based on the bibliography studies and research work followed by several experiments that will prove the conclusions.