A Luz no Espaço e no TempoPor Eder Martioli

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Naturaledezembro/janeiro - 2015

Afinal, de onde vem a luz? A re-ceita para se fazer luz é de certa forma muito simples. Basta chacoalhar uma carga elétrica. Isso mesmo, pode co- meçar a balançar uma pilha bem rá-pido que ela produzirá luz. Só não sei se você conseguirá balançar rápido o suficiente para produzir luz visível! A luz, também conhecida como radia-ção eletromagnética, não é nada mais do que uma onda que transporta a energia eletromagnética gerada pelo movimento acelerado de uma carga elétrica.

Da mesma forma que a luz, o som também é uma onda, só que ele é ge-rado pelo movimento do ar. O som da nossa voz, por exemplo, vem do mo-vimento do ar causado pela vibração das cordas vocais. Até mesmo aquela ondinha num lago que se forma quan-do atiramos uma pedra na água é um fenômeno muito parecido com a luz. A natureza de todos esses fenômenos é a mesma, ou seja, todos são ondas responsáveis pela propagação no es-paço da energia que se gastou para chacoalhar um certo meio. No caso do som o meio é o ar, no caso da onda no lago o meio é a água, mas e a luz? A luz carrega a energia da chacoalhada de uma carga elétrica, e o campo elé-trico gerado por essa carga não precisa de nenhum meio físico para se pro-pagar. Isso mesmo, o campo elétrico pode caminhar no vácuo! Por isso, a luz também não precisa de um meio fí-sico para se propagar, além do próprio vácuo, é claro.

Muito bem, então qual é a impor-tância da luz para nós? Na verdade, ela é extremamente importante para nos-sas vidas e logo saberemos o porquê.

A luz é, sem dúvida nenhuma, o nosso maior vínculo com o Universo. É

ela a fonte de informação mais precisa sobre lugares e épocas distantes, tanto no espaço quanto no tempo. A luz também transporta a principal fonte de energia que chega à Terra, a energia do Sol. Imaginem que o Sol, mesmo estando a uma distância de aproximadamente 150 milhões de quilômetros da Terra, é a nossa principal fonte de energia. Ele é responsável por manter a atmosfera da Terra numa temperatura e pressão suficiente para que a água coexista nos três estados físicos da matéria, sendo em sua maior parte no estado líquido. Isso é muito im-portante para a existência e evolução da vida em nosso planeta. Devemos muito ao Sol, pois, sem ele, tudo aqui seria frio, escuro, sem ar, sem movimento das águas e dos ventos, sem chuvas, enfim, sem vida. Mas, adivinhem! O principal responsável por transportar a energia do Sol até a Terra é a luz!

Antes de prosseguir, vamos deixar uma coisa clara, tão clara como a luz! A luz que me refiro tem um conceito mais amplo do que somente aquela luz que enxergamos. A luz que enxergamos, ou luz visível, é apenas uma fração muito pe-quena da luz que existe por aí. A luz visível é somente aquela gerada quando uma carga elétrica recebe entre 400 e 700 trilhões de chacoalhadas por segundo! O que aconteceria se chacoalhássemos essa mesma carga numa velocidade menor, por exemplo, a 1 milhão de chacoalhadas por segundo? Isso também produziria luz, porém, ela teria uma “cor”, ou frequência, que não é detectável pelos nossos olhos, mas sim pelas antenas de TV, que são as ondas de rádio. Da mesma forma, outros tipos de luz podem ser produzidos através da vibração de cargas elétricas em uma diversidade infinita de frequências. Cada um desses tipos de luz possui propriedades particulares, que tornam esse fenômeno tão especial!

Ilustração mostrando os diversos tipos de luz e seus respectivos intervalos de frequência e temperatura necessária para emitir radiação térmica naquela fre- quência. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Espectro_eletromagnético. Crédi-tos: Villate, Jaime E. Faculdade de Engenharia/Universidade do Porto/Portugal.

Agora pensem um pouco: a luz é produzida através da aceleração de uma carga elétrica. Quase tudo que conhecemos na natureza é formado por átomos, que por sua vez, possuem prótons e elétrons, ambos com cargas elétricas — o próton com carga positiva e o elétron com carga negativa. Estes átomos estão em constante agitação, seja devido à vibração térmica, à vibração do som ou por colisões. Os elétrons também se encontram em constante movimento em torno do núcleo. Logo, como quase tudo no Universo possui átomos e se movimenta, quase tudo produz luz! Deixamos uma ressalva aqui. Há outros tipos de entida-des físicas no Universo que ainda não conhecemos muito bem, como é o caso da matéria escura. Mesmo sem saber da sua natureza, sabe-se que a matéria escura se apresenta em uma quantidade muito maior do que os átomos, porém, não en-traremos neste assunto, pois o assunto aqui é luz e uma das particularidades da matéria escura é de que ela não possui carga elétrica e, portanto, ela não produz nem interage com a luz.

Tomamos como exemplo o corpo do ser humano, que é feito de milhões e

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milhões de átomos que possuem cargas elétricas em seu núcleo e elétrons carregados se movimentando o tempo todo. Esses átomos vibram por possuírem uma certa tem-peratura. A temperatura do corpo humano está em torno de 36,5ºC, fazendo com que, em média, nosso corpo emita luz com frequência de aproximadamente 30 trilhões de cha-coalhadas por segundo (30 THz), ou seja, luz infravermelha, que é invisível ao olho humano. O fato de enxergarmos uns aos outros durante o dia é porque nosso corpo também re-flete a luz visível do Sol ou de uma lâmpada. Há objetos mais quentes que emitem luz visível, como é o caso de uma brasa queimando na fogueira ou do próprio Sol. Não é coin-cidência o Sol emitir luz na frequência (ou cor) exata onde nosso olho é mais sensível, ou seja, na cor amarela (~600 THz). Essa aparente coincidência na verdade é um produto da evolução do nosso corpo que teve seus sensores adap-tados à fonte de luz mais abundante em nosso meio, que é a luz do Sol.

Imagem mostrando em cores falsas a intensidade de luz infra-vermelha emitida pela pele de uma pessoa realizando atividades físicas. Note a barra ao lado mostrando a correspondência de cada cor à temperatura. Fonte: http://www.dni.unich.it/wp-con-tent/uploads/2013/11/termo1.jpg

Assim como o corpo humano, qualquer objeto no Uni-verso emite luz. Bom, qualquer um não, existe alguns objetos estranhos que não emitem luz, como é o caso dos buracos negros. Os buracos negros são objetos muito interessantes, pois são formados pelo mesmo tipo de matéria que cons-titui os átomos, porém, ao contrário dos átomos, eles não emitem luz. A força da gravidade gerada pela quantidade de matéria concentrada no buraco negro é tão grande que a luz não consegue sair do campo gravitacional, por isso ele

não brilha. Qualquer feixe de luz que caminhe na direção de um buraco negro será atraído para dentro dele e não conse-guirá sair de lá. A luz absorvida pelo buraco negro adiciona energia na forma de matéria, fazendo o buraco negro cres-cer em tamanho, seguindo a famosa relação entre massa e energia proposta por Albert Einstein (Energia = massa x c2, onde c é a velocidade da luz, ou seja c ~ 300.000 km/s). O fato da luz ser atraída pela gravidade é um dos fenômenos que revolucionaram a física dos tempos modernos. A Teo-ria da Relatividade Geral de Einstein considera a gravitação como uma alteração na forma do espaço e do tempo. A luz não possui massa e, portanto, não deveria ser atraída pela gravidade. Porém, considerando que a gravidade seja uma deformação no espaço, qualquer coisa que se movimentar por ele (inclusive a luz) terá o seu caminho alterado de acor-do com a intensidade do campo gravitacional, seguindo a curvatura do espaço causado pela presença de matéria. A Teoria da Relatividade é comprovada hoje com inúmeros ex-perimentos, onde, observa-se o comportamento da luz de

Imagem no infravermelho mostrando a região do centro da Via Láctea, também conhecida como Sagittarius A*, onde foram observadas diversas estrelas orbitando um buraco negro su-permassivo no centro. A imagem foi obtida com o instrumento NACO no teléscopio VLT (Very Large Telescope) do ESO. Crédi-tos: ESO - Stefan Gillessen, Reinhard Genzel, Frank Eisenhauer. http://www.eso.org/public/images/eso0846a/

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galáxias distantes ou de estrelas próximas que estejam sob o efeito de campos gravitacionais intensos. A luz é ou não é importante para aprendermos sobre nosso Universo!?

É através da luz também que os astrônomos observam estrelas distantes. Até mesmo os buracos negros, que não podem ser observados diretamente, são estudados através da luz emitida por estrelas e por outros materiais que se encontram em órbita do bura-co negro. Esses corpos em órbita possibilitam realizar medições da quantidade de matéria concentrada em uma região escura do espaço. O centro da Via Láctea, a nossa galáxia, é o melhor exemplo que temos de um buraco negro. Próximo ao centro da galáxia observam- se estrelas brilhantes orbitando uma região escura a velocidades incríveis. O que mais poderia possuir um campo gravitacional tão intenso e não emitir luz algu-ma se não um buraco negro? O buraco negro do centro da Via Láctea é do tipo super gigante, o maior que co-nhecemos na nossa galáxia, tendo aproximadamente 4,31 milhões de vezes a massa do nosso Sol.

Será através da luz também que em breve obte-remos informações sobre vida em outros planetas, caso ela realmente exista. Porém, ainda necessitamos de desenvolvimentos tecnológicos para que nossos instrumentos sejam capazes de detectar a luz que confirme a existência de vida em outros planetas. Es-se desenvolvimento já vem acontecendo. Telescópios mais potentes e detetores cada vez mais sensíveis, jun-tamente com as técnicas computacionais de análise de dados, permite-nos obter informações trazidas pela luz proveniente de regiões cada vez mais próximas às estrelas, onde se encontram sistemas planetários pare-cidos com o nosso. Entre os oito planetas do Sistema Solar apenas a Terra possui vida. Portanto, a existência de planetas não garante a existência de vida. Espera-se portanto que a maioria dos planetas observados em outras estrelas não sejam mais do que mundos iso-lados, sem condições para existência ou evolução da vida como aconteceu na Terra. Porém, entre as bilhões e bilhões de estrelas que existem no Universo, even-tualmente encontraremos um planeta parecido com a Terra, onde ocorreu um processo de evolução pareci-do ao nosso. Com tanta diversidade de vida presente aqui, também não se espera encontrar vida exatamen-te igual a nossa em outros planetas, onde as condições são distintas. Mas então que tipo de vida deve existir lá fora? Quais são as limitações e o grau de diversidade que a vida pode se desenvolver em ambientes diferen-tes da Terra? As respostas para estas perguntas será, sem dúvida, uma das grandes descobertas que a luz nos trará num futuro não muito distante!

Eder Martioli, Doutor em Astrofísica. Pesquisador do Laborató-rio Nacional de Astrofísica (LNA/MCTI)

Primeira turma do projeto

HeliAsas

Curso gratuito, promovido pelo Instituto Helibras, foi concluído por 27 alunos

A primeira turma do HeliAsas – projeto criado pelo Instituto Helibras e que conta com o apoio do Centro de Treinamento da empresa – forma-se neste mês de dezembro. Durante três anos e meio, os alunos se dedi-caram ao curso de Mecânico de Manutenção Aeronáuti-ca, em três habilitações: célula, grupo motopropulsor e aviônicos.

Sobre a criação do projeto, a gerente do Instituto Helibras declara que “o objetivo era dar aos candidatos a possibilidade de uma carreira, a perspectiva de uma nova vida profissional. O Projeto HeliAsas é voltado para atender a demanda de mão de obra qualificada no setor da aviação, dando oportunidade a pessoas de baixa ren-da a uma formação de qualificação profissional”.

E foi na própria Helibras que alguns destes alunos conseguiram se estabelecer, a exemplo de Jairo Duar- te, formando e funcionário da empresa: “O projeto He-liAsas significa muito para mim, pois mudou minha vida. Eu não tinha uma formação profissional e o curso me proporcionou esse conhecimento e me ensinou uma pro-fissão”.

A Helibras, o Instituto Helibras e o Centro de Trei-namento parabenizam estes alunos – agora profissionais – pela dedicação e comprometimento!

se forma no curso de mecânica aeronáutica