Abordando o ensino de óptica através da construção de telescópios

A proposta deste trabalho é a construção artesanal de um telescópio refletor do tipo Newtoniano relacionando conteúdos abordados na disciplina de óptica, como a formação de imagens em lentes e espelhos, aberrações esféricas e cromáticas, interferência e difração, com cada fase do processo de construção. Com o aparelho construído é possível abordar a fotografia lunar e planetária com alta resolução e sua utilização por alunos do curso de Licenciatura em Física já demonstra ser um grande incentivo à contemplação do céu e à compreensão de muitos fenômenos físicos, com ocorrências de eclipses, formação das marés, estações do ano, etc, que geralmente são pouco abordados nas escolas de Ensino Fundamental e Médio. de acordo com diagnóstico realizado pelos alunos de graduação em algumas escolas do município de Bauru, verificou-se que a única abordagem de astronomia é apenas em relação ao sistema solar, especificamente órbitas planetárias, nas disciplinas de Física ou Geografia. Além do telescópio, a utilização de animações produzidas por alunos de graduação também pode ser considerada como uma ferramenta eficiente no ensino de astronomia, principalmente para alunos de Ensino Fundamental.

Análise wavelet e modelo de manchas em curvas de luz estelares dos telescópios espaciais Kepler e CoRoT

Analogous to sunspots and solar photospheric faculae, which visibility is modulated by stellar rotation, stellar active regions consist of cool spots and bright faculae caused by the magnetic field of the star. Such starspots are now well established as major tracers used to estimate the stellar rotation period, but their dynamic behavior may also be used to analyze other relevant phenomena such as the presence of magnetic activity and its cycles. To calculate the stellar rotation period, identify the presence of active regions and investigate if the star exhibits or not differential rotation, we apply two methods: a wavelet analysis and a spot model. The wavelet procedure is also applied here to study pulsation in order to identify specific signatures of this particular stellar variability for different types of pulsating variable stars. The wavelet transform has been used as a powerful tool for treating several problems in astrophysics. In this work, we show that the time-frequency analysis of stellar light curves using the wavelet transform is a practical tool for identifying rotation, magnetic activity, and pulsation signatures. We present the wavelet spectral composition and multiscale variations of the time series for four classes of stars: targets dominated by magnetic activity, stars with transiting planets, those with binary transits, and pulsating stars. We applied the Morlet wavelet (6th order), which offers high time and frequency resolution. By applying the wavelet transform to the signal, we obtain the wavelet local and global power spectra. The first is interpreted as energy distribution of the signal in time-frequency space, and the second is obtained by time integration of the local map. Since the wavelet transform is a useful mathematical tool for nonstationary signals, this technique applied to Kepler and CoRoT light curves allows us to clearly identify particular signatures for different phenomena. In particular, patterns were identified for the temporal evolution of the rotation period and other periodicity due to active regions affecting these light curves. In addition, a beat-pattern vii signature in the local wavelet map of pulsating stars over the entire time span was also detected. The second method is based on starspots detection during transits of an extrasolar planet orbiting its host star. As a planet eclipses its parent star, we can detect physical phenomena on the surface of the star. If a dark spot on the disk of the star is partially or totally eclipsed, the integrated stellar luminosity will increase slightly. By analyzing the transit light curve it is possible to infer the physical properties of starspots, such as size, intensity, position and temperature. By detecting the same spot on consecutive transits, it is possible to obtain additional information such as the stellar rotation period in the planetary transit latitude, differential rotation, and magnetic activity cycles. Transit observations of CoRoT-18 and Kepler-17 were used to implement this model.

Distribuição de extinção na Galáxia e nas Nuvens de Magalhães

o estudo da distribuição de extinção na Galáxia e nas Nuvens de Magalhães é feito através da análise dos mapas de avermelhamento derivados da emissão 100f-Lmda poeira E(B- V)FIR de Schlegel et ai. (1998). Comparamos valores de avermelhamento E(B- V)FIR com os derivados do conteúdo estelar de 103 aglomerados abertos velhos e 150 aglomerados globulares da Galáxia. As diferenças entre os dois avermelhamentos, quando significativas, ocorrem principalmente em baixas latitudes galáticas, no sentido de que os valores E(B-V)FIR são mais altos devido à contribuição do fluxo 100f-Lmda poeira que se encontra atrás dos aglomerados. As diferenças também podem surgir por um valor de E(B-V)FIR superestimado devido aos grãos de poeira terem temperatura T> 21 K o que parece ocorrer principalmente na direção do Centro da Galáxia. Construímos um catálogo geral de nebulosas escuras unificando 15 catálogos da literatura reunindo~ 6300 itens. Após cruzamentos, o catálogo unificado contém 4956 nebulosas escuras. Medimos valores de E(B-V)PIR no centro destas nebulosas escuras e amostramos seus arredores. Encontramos contraste preferencialmente para nebulosas escuras a médias e altas latitudes galáticas. Nebulosas escuras próximas ao Plano Galático apresentam flutuações maiores nos valores de E(B- V)FIR nos arredores, devido às contribuições de densidade de coluna de poeira das nebulosas e meio difuso acumulados em profundidade ao longo da linha de visada. Utilizamos a fotometria JHKs do 2MASS para obter mapas de extinção em regiões candidatas a regiões de baixa extinção (janelas) na direção do Bojo Galático Confirmamos a existência das janelas e encontramos uma grande semelhança entre os mapas de extinção na banda K derivados a partir do conteúdo estelar e os derivados da emissão da poeira. Tal semelhança na distribuição do avermelhamento nos mapas se deve à maior parte das nuvens de poeira estar localizada entre nós e as estrelas do Bojo. Realizamos a busca de aglomerados infravermelhos jovens compactos (semelhantes aos aglomerados Arches e Quintuplet) próximo ao Centro Galático utilizando o Atlas de imagens JHKs do 2MASS. Encontramos 58 candidatos a aglomerados, importantes alvos para grande telescópios. Nas direções das Nuvens de Magalhães, testamos os valores de E(B- V)FIR nas linhas de visada de galáxias de fundo comparando esses valores com os avermelhamentos derivados através dos espectros observados das galáxias. A obtenção do avermelhamento foi feita comparando a distribuição de contínuo dos espectros das galáxias observadas na direção das Nuvens com o contínuo de espectros médios de semelhante população estelar (formados por galáxias em altas latitudes galáticas) corrigidos por extinção . O avermelhamento foi derivado para 36 galáxias projetadas sobre as Nuvens de Magalhães e obtivemos um avermelhamento médio total (galático + interno) de E(B-V) = 0.12 para a Grande Nuvem e E(B-V) = 0.05 para Pequena Nuvem, sendo o avermelhamento interno estimado em E(B- V)i = 0.06 e E(B- V)i = 0.04 para Grande e Pequena Nuvem respectivamente. Para 86 % da amostra obtivemos uma boa concordância entre os valores de avermelhamento espectroscópicos e os derivados da emissão da poeira Os casos de diferenças significativas foram interpretados como devidos à distribuição de poeira ter uma escala menor que a resolução dos mapas de avermelhamento E(B-V)FIR ou ao superaquecimento da poeira, como ocorre principalmente na direção do Centro Galático. As presentes análises da extinção através da Galáxia e das Nuvens de Magalhães fornecem evidências da importância, utilidade e algumas limitações dos mapas de poeira de Schlegel et aI. (1998) para estudos galáticos e extragaláticos.

Pré-seleção de sítios astronômicos por imagens de satélites meteorológicos

A Astronomia, como origem e, talvez, como fim de todas as Ciências, sempre esteve voltada à observação dos astros e à busca de novas técnicas e instrumentos que permitissem ampliar os limites e a qualidade destas observações. Dessa busca resultou o desenvolvimento do telescópio óptico, em 1608, por Galileu Galilei. Com o passar dos anos, esse instrumento foi sofrendo incontáveis aperfeiçoamentos, chegando aos nossos dias como um aparelho preciso e de sofisticada tecnologia. Apesar das fronteiras observacionais terem avançado para além do espectro visível, o telescópio óptico ainda é indispensável à Astronomia. O Brasil, embora não apresente condições meteorológicas ideais para observações astronômicas, possui observatórios ópticos de razoável qualidade, como o Laboratório Nacional de Astrofísica, LNA, em Minas Gerais, entre outros. Em seu extremo sul, no entanto, o País carece de bons instrumentos ópticos, destacando-se unicamente o telescópio da UFRGS instalado no Observatório do Morro Santana, em Porto Alegre. O aumento da iluminação artificial na Região Metropolitana de Porto Alegre e, conseqüentemente, da claridade do céu noturno tem praticamente inviabilizado a operação do Observatório. Assim, a escolha de novos locais para a futura instalação de telescópios ópticos no Estado é imprescindível. Acrescenta-se a isto o fato do ciclo climático desta região diferenciarse daquele das demais regiões do País, fato relevante, dado que um dos fatores determinantes na escolha de novos sítios para telescópios ópticos é a taxa de nebulosidade. Levantamentos in situ de nebulosidade são longos e custosos. Como alternativa, neste trabalho foi realizado um estudo estatístico do Estado, a partir da montagem de um banco de 472 imagens noturnas dos satélites GOES e MeteoSat. A combinação das imagens, por processo de superposição e cálculo de valores médios de contagens (brilho), à escala de pixel, forneceu informações em nível de préseleção, ou indicativo, de locais com altas taxas de noites claras. Foram cobertos os períodos de 1994-1995 e 1998-1999, com focalização nas áreas em torno de Bom Jesus, Vacaria e Caçapava do Sul. Como controle, foi também monitorada a área em torno do LNA em Minas Gerais. Ademais da demonstração metodológica, os dados orbitais indicaram que, na média destes anos, estas áreas são adequadas à instalação de observatórios astronômicos, pela conjugação dos fatores de nebulosidade e altitude.

Localização de sítios astronômicos através de imagens dos satélites NOAA

Este trabalho se ocupa do problema da localização de sítios adequados para a operação de observatórios astronômicos. O constante crescimento das cidades e a urbanização de grandes áreas vizinhas é acompanhada por um aumento proporcional da iluminação artificial, o que resulta em níveis maiores de brilho do céu noturno. Isto tem consequências extremas para a astronomia óptica, a qual exige um céu escuro, e justifica buscas de novos sítios para a instalação de futuros telescópios ópticos. Um dos critérios mais importantes para sítios astronômicos, além de céu escuro, é uma alta proporção de céu claro, sem nuvens. Buscas de sítios astronômicos são estudos conduzidos ao longo de períodos de tempo de anos. É sugerido que imagens de satélites meteorológicos podem ser úteis para a seleção preliminar destes sítios. A metodologia utilizada é fundamentada em correções geométricas de imagens de dados orbitais das naves NOAA12 e NOAA14 e na soma de imagens obtidas em datas diferentes. As imagens foram coletadas pela estação de recepção instalada no Centro Estadual de Pesquisas em Sensoriamento Remoto e Meteorologia da UFRGS. Somando, pixel por pixel, imagens colhidas em datas diferentes, após correções geométricas, obtém-se médias temporais de cobertura de nuvens, o que é o equivalente moderno da construção de médias a partir de uma série temporal de dados meteorológicos de estações terrestres. Nós demonstramos que esta metodologia é factível para este tipo de dado, originário de órbitas de menor altitude e melhor resolução, se comparado com imagens vindas de satélites de órbitas altas, geoestacionários, com menor resolução, imagens estas de manipulação muito mais fácil, pois o ponto de observação tende a ser estável no tempo.

População estelar em galáxias ativas versus não ativas : o papel das novas gerações de estrelas

Esta tese apresenta o estudo da população estelar nuclear e extranuclear de uma amostra de galáxias ativas próximas (trinta e sete galáxias Seyfert 2 e vinte e quatro rádio-galáxias); e de uma amostra de controle de galáxias não ativas (onze elípticas: sete lenticulares e dezoito espirais). Foram para isto utilizados espectros óticos de fenda longa com boa razão sinal-ruído obtidos em telescôpios com aberturas de 1;5m a 4m. As regiões amostradas nas extrações correspomlem nas galáxias a 100-2000 parsecs (pc), com um valor mediano de 800 pc. A fim de verificar se existe relação entre a presença de formação estelar recente e a atividade nuclear; foram determinadas as idades das populações estelares da região nuclear e circumnuclear destas galáxias; utilizando o método de síntese espectral. Também foi verificada a infiuência do núcleo ativo sobre a população circunmclear; através do estudo da diluição das larguras equivalentes nucleares em relação àquelas de fora do núcleo. Um dos aspectos mais relevantes do presente estudo é a inclusão de uma amostra de controle de galáxias não ativas em um nÚmero comparável ao de galáxias ativas. O estudo conjunto de uma amostra de controle serviu para quantificar as diferenças obtidas dos espectros - em particular no contínuo e na população estelar das galáxias devido a existência da atividade nuclear. Os principais resultados são os que seguem: Uma grande fração de galáxias Seyfert 2 apresenta formação estelar recente (com idades iguais ou inferiores a 100 milhões de anos), tanto no núcleo quanto fora dele. Por outro lado, as rádio-galáxias em geral são dominadas por populações velhas e de idade intermediária (10 e 1 bilhão de anos); as populações jovens são significativas em apenas 10% destes objetos Em vários aspectos, galáxias Seyfert 2 e rádio-galáxias apresentam características diferentes. As primeiras apresentam resultados da síntese bem mais diversificados do que as últimas; tanto em termos de contribuição das populações de diferentes idades, quanto em relação ao comportamento dos gradientes de população estelar e dos avermelhamentos internos das galáxias. As galáxias Seyfert 2 apresentam uma diversidade de populações bastallte grande; e em geral essas populações são muito diferentes daquelas encontradas em galáxias não ativas lenticulares e espirais. Apesar das rádio-galáxias apresentarem uma pequena diversidade de populações estelares e, aparentemente, populações semelhantes àquelas encontradas em galáxias não ativas elípticas e lenticulares, elas têm populações levemente mais jovens do que as encontradas nas galáxias não ativas, sob a forma de uma contribuição maior da população de 1 bilhão de anos. Nenhuma rádio-galáxia Fanaroff-Riley tipo I apresenta contribuição significativa de populações mais jovem; do que 1 bilhão de anos: enquanto que em uma ou duas rádio-galáxias FRI isso ocorre. Esse resultàdo sugere que existe uma pequena diferença entre a população estelar das rádio-galáxias FRI e FGII estudadas. Essa diferença precisa ser melhor estudada, através de uma amostra de rádio-galáxias maior, para se verificar se não é originada apenas pelo pequeno número de objetos analisados em cada grupo Para as galáxias Seyfert 2, os resultados encontrados são consistentes com um cenário evolutivo 1 onde uma interação provocaria a queda do gás na direção do núcleo provocando um ou mais episódios de formação estelar e iniciando também a atividade nuclear. Enquanto a formação estelar é dominante, as assinaturas da interação são ainda visíveis e o espectro apresenta as características de uma população jovem e linhas de emissão intemediárias entre aquelas de galáxias Seyfert 2 e de galáxias "Starlmrst". A partir do momento em que o episóidio de formação estelar se enfraquece, o espectro passa a ser dominado por características de uma população mais velha e com linhas de emissão típicas de uma galáxia Seyfert. Dentro do cenário acima, a diversidade de populações encontrada pode então ser explicada como sendo devida a diferentes estágios evolutivos da interação; além disso: um outro fator importante parece ser a quantidade de gás disponível; se esta quantidade for muito pequena, pode não ocorrer o disparo de formação estelar. No caso das rádio-galáxias, as interações que teriam originado a atividade nuclear parecem ter ocorrido há mais tempo (1 bilhão de anos atrás para a maioria dos objetos estudados), sugerindo um maior intervalo de tempo entre a interação e o disparo da atividade rádio do que entre a interação e a atividade Seyfert.

Construção de um interferômetro de Bath para análise do comportamento da superfície de vidros usados na confecção de espelhos côncavos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Construção de instrumentos técnicos de astronomia para a divulgação científica: telescópio fotométrico de grande abertura e baixo custo

Although the popularization of astronomy in the last decade and the International Year of Astronomy, celebrated in 2009, there's a great lack in respect of quality instruments for astronomical disclosure. Thinking in this research about it, we intend to recuperate and elucidate a technique long forgotten: the metal mirror amateur telescope, once was done in the first reflecting telescopes. However, with the resources available today and given the high purity of the materials, our results were better than that obtained by the pioneers. We developed and built a large aperture telescope (250 mm diameter) and very bright (focal ratio = 4.0), versatile and portable. In our study was described step by step the process to fabricate the telescope. Through its first images captured of the Moon, we can illustrate its versatility both for use in outreach events and for use in amateur astronomy, because it is a primary focus capture system and can run registration of various astronomical events

Sensing the "LUV" with HST+COS in Cycle 20 and beyond

New Cosmic Origins Spectrograph (COS) observing modes have extended the Hubble Space Telescope's spectral range to wavelengths between 900-1150 Å. However, the G140L/1280 and the Cycle 19 available G130M central wavelengths (1055 and 1096) that sample below 1150 Å were only available at focus positions which provided low-resolution (R<3,000). For HST Cycle 20, we introduced a new G130M/1222 central wavelength that covers 1065-1365 Å with R>10,000 everywhere, but optimized for 15000 from 1080-1200 Å. This mode places geo-coronal Lyα between the COS FUV detector segments to minimize detector gain sag. Also for Cycle 20, the resolution of the G130M/1055 and 1096 modes will be increased by a factor of 3-4 by optimizing the focus positions for these modes. This will give HST approximately the effective area of FUSE over the FUSE bandpass at 10,000. Here we present the current calibration status of the COS G130M/1055, 1096, and 1222 central wavelength settings at the original and second FUV lifetime positions with an emphasis on observing over the "Lyman UV", or "LUV", 912-1216 Å.

Updated status and performance for the cosmic origins spectrograph onboard the Hubble Space Telescope

The Cosmic Origins Spectrograph (COS) was installed on the Hubble Space Telescope in May 2009. Although COS was initially designed to perform high-sensitivity medium- and low-resolution spectroscopy of astronomical objects in the 1150-3200 Å wavelength range, new wavelength settings have recently become available that allow medium-resolution spectroscopy down to 900 Å, at effective areas comparable to those of FUSE. Here we provide an update on the implementation of the new short wavelength settings G130M/1222, 1096, and 1055. We discuss changes to the Far-Ultraviolet (FUV) and Near-Ultraviolet (NUV) dark rates, FUV pulse height filtering, new and improved flux calibrations for FUV Lifetime Positions 1 and 2, changes in sensitivity for both the NUV and FUV channels, and give a general overview of the calibration projects undertaken in Cycles 19 and 20.

Update on the status of the Space Telescope Imaging Spectrograph onboard the Hubble Space Telescope

The Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) has been on orbit for approximately 16 years as one of the 2nd generation instruments on the Hubble Space Telescope (HST). Its operations were interrupted by an electronics failure in 2004, but STIS was successfully repaired in May 2009 during Service Mission 4 (SM4) allowing it to resume science observations. The Instrument team continues to monitor its performance and work towards improving the quality of its products. Here we present updated information on the status of the FUV and NUV MAMA and the CCD detectors onboard STIS and describe recent changes to the STIS calibration pipeline. We also discuss the status of efforts to apply a pixel-based correction for charge transfer inefficiency (CTI) effects to STIS CCD data. These techniques show promise for ameliorating the effects of ongoing radiation damage on the quality of STIS CCD data.