Questões de Observação e instrumentos da OBA

A Cratera Santos-Dumont, uma homenagem ao inventor brasileiro Alberto Santos-Dumont (1873 - 1932), pioneiro da aviação, é uma pequena cratera de impacto lunar com diâmetro (D) de 8,1 km, localizada na margem leste do Mare Imbrium, a aproximadamente 54 km do local de pouso da missão Apollo 15.

Imagem: vaztolentino.com

Imagine que o fundo do seu olho funciona como a tela de um celular cheia de "pixels", que são pequenas células sensíveis à luz. O que chamamos de resolução é a nossa capacidade de ver dois pontos próximos como objetos separados em vez de um único ponto. Ou seja, se dois objetos estão muito juntos, a luz deles atinge a mesma célula receptora, fazendo o nosso cérebro pensar que eles são uma coisa só.

Em termos angulares, se dois pontos estão a menos de 1 minuto de arco (θ = 1’ = 1º/60) eles são vistos como um só. E é por isso que, do quintal da sua casa, sem um telescópio, você não consegue ver a cratera Santos-Dumont.

Agora, considere a tripulação da Artemis II se aproximando da Lua e um astronauta olhando para a Lua pela escotilha.

Assinale a opção que traz a distância mínima, S, que a cápsula precisaria estar da superfície da Lua para que a cratera Santos-Dumont pudesse ser distinguível como algo a mais que um simples ponto.

Dica: use a aproximação de pequenos ângulos, que relaciona o tamanho linear de um objeto (neste caso, o diâmetro D da cratera), à distância até ele (S) e o seu tamanho angular (θ): D = S × θ (onde θ é medido em radianos). Dado: 1 minuto de arco (1’) = 3 × 10^-4 radianos.

Assinale a opção correta.

Uma das maiores novidades do Telescópio Espacial James Webb (JWST) é sua capacidade de encontrar exoplanetas habitáveis. Isso porque ele leva um equipamento especial a bordo chamado NIRISS, capaz de ler a assinatura química de lugares distantes. Para estrear o equipamento, os operadores do James Webb apontaram o telescópio para o exoplaneta WASP-96 b. Ele é um entre os mais de 5 mil que conhecemos na Via Láctea, e está localizado a 1.150 anos-luz de nós.

Localizado na constelação da Fênix, esse é um tipo de gigante gasoso de raio 1,2 vezes o de Júpiter, mas com metade da sua massa. Além disso, é muito quente. Com temperatura média próxima dos 500 °C, ele está muito perto da sua estrela — chamada WASP-96. Sua órbita é tão pequena que um ano completo lá tem cerca de 3,5 dias terrestres.

A imagem traz o gráfico da curva de luz, o brilho da estrela WASP-96, quando da passagem do planeta WASP-96 b pelo seu disco, ou seja, durante um trânsito planetário.

Baseado nas informações apresentadas e no gráfico, PRIMEIRO coloque F ou V na frente de cada afirmação e DEPOIS escolha a linha que contém a sequência correta de F e V.

1ª) ( ) Durante seu trânsito, planeta WASP-96 b reduziu em 2% do brilho da sua estrela.

2ª) ( ) O máximo do trânsito ocorreu às 16h do dia 21 de junho de 2022.

3ª) ( ) Em 1 ano terrestre, o planeta WASP-96 b dá 100 voltas em torno de WASP-96.

4ª) ( ) Se um parsec tem 3,26 anos-luz, então a estrela WASP-96 está a 360 parsecs de nós.

5ª) ( ) O planeta WASP-96 b tem cerca de 30% da densidade de Júpiter.

Assinale a alternativa que contém a sequência correta de F e V.

Apelidado de “o maior olho do mundo virado para o céu”, o Extremely Large Telescope (telescópio extremamente grande, em tradução livre), ou apenas ELT, será o maior telescópio óptico do planeta.

Desenvolvido pelo Observatório Europeu do Sul (ESO, na sigla em inglês), a ser instalado no Deserto do Atacama, no Chile, o equipamento terá um espelho que medirá 39 metros de diâmetro, com previsão de inauguração em 2027.

O maior telescópio instalado no Brasil fica no Observatório Pico dos Dias (OPD), na cidade de Brazópolis/MG, e é administrado pelo Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA/MCTI). Seu espelho primário tem 1,6 metro de diâmetro.

Considere que uma câmera digital, acoplada ao telescópio do OPD, precise de 600 segundos de exposição para registrar a imagem de uma determinada estrela de brilho muito fraco.

Assinale a opção que traz o tempo aproximado que o ELT precisará para fazer o registro desta mesma estrela usando a esta mesma câmera digital acoplada ao seu espelho.

Dica: a luz da estrela é captada pelo espelho principal de um telescópio. Então, quanto maior a área do espelho, mais luz o espelho coleta e mais rapidamente a câmera digital registra sua imagem.

(1 ponto) (0,2 cada acerto) Coloque CERTO ou ERRADO na frente de cada uma das afirmações abaixo.

( ) Galileu observou que a Lua tinha montanhas e crateras, e o Sol tinha manchas escuras.

( ) Galileu descobriu que a Via Láctea era constituída por uma infinidade de estrelas.

( ) Galileu descobriu que Júpiter tinha quatro satélites.

( ) Galileu inventou a luneta astronômica.

( ) Galileu observou as fases de Vênus.

(1 ponto) Uma importante função do telescópio é permitir ver separados astros que a olho nu veríamos como sendo um só, porque estão muito distantes. Por exemplo, se você fizer dois pontinhos pretos numa folha de papel, separados 1 cm um do outro, poderá vê-los separados se se afastar até, aproximadamente, 10 m. Contudo o telescópio espacial Hubble poderia vê-los separados mesmo que estivessem a 12 km! Chamamos de resolução angular (ϕ) a menor separação angular que nosso olho ou o telescópio podem ver separados dois astros ou objetos.

De forma prática, a resolução angular (ϕ) (em segundos de arco), é calculada pela fórmula simplificada ϕ = 200.000 λ / D, onde λ é o comprimento de onda da luz e D o diâmetro do espelho do telescópio ou da pupila do olho. Ambos devem ser dados na mesma unidade de comprimento.

7a) (0,4 ponto) Determine a resolução angular, em segundos de arco, do olho humano, sabendo que o diâmetro da pupila é de cerca de 4 mm e que somos sensíveis a luz visível, cujo comprimento de onda médio vale 5 × 10⁻⁴ mm.

7b) (0,4 ponto) Em uma noite de céu limpo e Lua Cheia, um estudante de astronomia deseja observar a cratera Copérnico a olho nu. Vista da Terra, o diâmetro angular da cratera Copérnico é cerca de 0,82 minutos de arco. Baseado no cálculo do item anterior, explique por que o aluno pode ou não observá-la. Dado: 1 grau de arco = 60 minutos de arco e 1 minuto de arco = 60 segundos de arco

7c) (0,2 ponto) Determine o diâmetro D, em metros, do espelho primário do telescópio espacial Hubble, sabendo que para a luz visível, com comprimento de onda médio de 5 × 10⁻⁴ mm, sua resolução angular é cerca 0,04 segundos de arco!

(1 ponto) Em 2009 comemoramos o Ano Internacional da Astronomia e com a ajuda do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPQ, conseguimos recursos para enviar para cada escola participante da OBA de 2009 e 2010, uma luneta chamada Galileoscópio, como esta mostrada na figura ao lado.

1a) (0,25 pontos) Depois que sua escola receber o Galileoscópio, deverá montar duas oculares (as lentes onde encostamos os olhos). A ocular principal permite aumento de 25 vezes, a secundária ou galileana permite aumento de 17 vezes, mas se juntarmos as duas no tubo Barlow dobra o aumento da ocular principal. Qual é o aumento máximo do Galileoscópio?

1b) (0,75 pontos)(0,25 pontos cada acerto) Desde que a luneta seja usada sobre um tripé você poderá ver a Lua, aglomerados estelares e Planetas. Coloque abaixo de cada imagem observada com o Galileoscópio, o nome do que está sendo observado. (Dica: as estrelas da imagem do meio são azuis, novinhas, com temperatura superficial de 30.000 °C.)

Resposta 1b₁):

Resposta 1b₂):

Resposta 1b₃):