Astronomia e Astrofísica, a ciência do Universo!

  A Astronomia é a ciência mais universal. Tem um grande impacto sobre a sociedade e um grau de interdisciplinaridade excepcional.

  Impacto
  A Astronomia dá contribuições humanísticas, educacionais e tecnológicas, de grande valor para a sociedade. A Astronomia ajuda-nos a alimentar uma das características que nos faz mais humanos: a exploração de novas fronteiras para a procura de respostas, respostas para a necessidade de compreendermos as nossas origens, o tipo de Universo em que vivemos, se estamos ou não sós neste Universo, e qual o nosso destino ou evolução final. A sua contribuição mais básica é pois oferecer respostas modernas e quantitativas para questões sobre as quais anteriormente só era possível filosofar.
  Para além desta contribuição básica, a Astronomia desempenha um papel de grande valor no panorama educacional. Introduz os jovens ao raciocínio quantitativo e ajuda a cativá-los para carreiras científicas e tecnológicas.
  Por último, graças à Astronomia moderna, o desenvolvimento de áreas eminentemente práticas como a indústria, a medicina e a defesa têm sido fortemente impulsionadas.

  Aspectos educacionais
  A Astronomia é particularmente adequada a ser utilizada no ensino baseado em interrogações e permite que os professores aproveitem o fascínio natural dos estudantes por esta área.
  A Astronomia abre caminhos para estimular o interesse do público na Ciência em geral. Como tal contribui fortemente para os seguintes objectivos:
  - levar a Ciência ao público
  - transmitir conceitos científicos aos estudantes e professores
  - contribuir para formar cidadãos tecnologicamente capazes

  Diversos programas, que na União Europeia e nos Estados Unidos da América têm como objectivo contrariar a tendência que se poderia chamar de "desertificação" do estudo de áreas científicas, utilizam com sucesso temas de Astronomia e Astrofísica. Um exemplo de grande sucesso é o Projecto STAR ("Science Through its Astronomical Roots") nos EUA.

  Interdisciplinariedade
  Para se atingir a compreensão do Universo e da sua evolução, são necessários ingredientes e técnicas de muitas disciplinas, incluindo as tradicionais Física, Química, Biologia, Geologia, Matemática e Informática. A interacção com a Educação foi já referida acima como área privilegiada.

  - Interacção com a Física:
  A Astronomia utiliza as leis da Física para explicar o Universo, daí que a Astronomia moderna seja apelidada de Astrofísica. O Universo é um laboratório maior do que qualquer outro construído na Terra. As condições extremas existentes em sistemas astronómicos, temperaturas e densidades muito elevadas ou muito baixas, composições químicas extremas, campos muito intensos, permitem executar testes únicos de teorias físicas.
  Através da Astronomia, a Física atingiu alguns dos seus grandes avanços:
  - a verificação das leis da fusão nuclear como fonte de energia das estrelas;
  - as oscilações entre três famílias de neutrinos nos neutrinos solares;
  - as variações das órbitas de binários de pulsares como prova da existência de ondas gravitacionais, uma previsão da Relatividade Geral de Einstein;
  - limites extremamente fortes para a variação temporal nos valores das intensidades das interacções físicas;
  - a existência de matéria escura e de energia escura.

  - Interacção com a Química:
  A Química no meio inter-estelar é muito rica e exótica, dadas as baixas densidades e temperaturas, por um lado, e a exposição a radiação ionizante estelar, por outro. Cadeias de reacções químicas levam à formação de grande quantidade de moléculas orgânicas no espaço, de formaldeído a álcool etílico.

  - Interacção com a Geologia:
  A medição do movimento dos continentes através da interferometria VLBI é feita com rádio telescópios. A geologia dos outros planetas e corpos do Sistema Solar (meteoritos, Lua, Marte, Vénus, Io, Titã) permitem compreender melhor a formação do Sistema Solar e da Terra.

  - Interacção com a Biologia:
  A Astronomia chegou finalmente ao ponto em que pode dar contribuições fundamentais para as questões da origem e distribuição de vida no Universo, problemas que atraem fortemente o interesse do público. Pela primeira vez é possível indicar com precisão onde se formam estrelas e sistemas planetários. A descoberta recente de mais de cem planetas extra-solares jovianos, a detecção de moléculas orgânicas e água no espaço e a capacidade de detectar planetas extra-solares terrestres que se avizinha determinou o aparecimento da disciplina de Astrobiologia.

  - Interacção com as disciplinas da área da Matemática, e Informática:
  A Matemática é a linguagem da Natureza e se queremos perceber a Natureza, temos de falar a sua língua. Assim, dos métodos numéricos à Estatística, a Astronomia faz uso de variados instrumentos matemáticos.
  As simulações efectuadas pelos astrónomos requerem poder computacional cada vez mais elevado. O trabalho de análise de dados astronómicos tem levado ao desenvolvimento de software astronómico sofisticado. Por outro lado, a comunidade astronómica possui dados que atingem já terabytes (e brevemente petabytes). O armazenamento e acesso rápido a estes dados é uma problemática desenvolvida em conjunto com os especialistas informáticos.

  Astronomia, uma actividade internacional
  Tecnologia de ponta nos melhores observatórios do mundo e a necessidade da existência de observatórios em volta da Terra para se observarem algumas fontes permanentemente, estimulam a colaboração internacional. Apenas alguns das centenas de exemplos possíveis:
  - União Astronómica Internacional (IAU ou UAI)
  - European Southern Observatory (ESO),
  - International Ultraviolet Explorer,
  - Canada-France-Hawaii telescope,
  - Satélites astronómicos: IRAS, Hubble, ISO
  - Redes de rádio-telescópios

  As contribuições práticas da Astronomia para a sociedade
  Apesar de se concentrar no extra-terrestre, a Astronomia tem dado contribuições importantes de índole prática para a Terra e com grandes benefícios para a sociedade. Em muitos casos, os astrónomos foram pioneiros em tecnologias de vanguarda que foram depois aplicadas à indústria ou à medicina.

  - Antenas, espelhos e telescópios:
  A tecnologia desenvolvida para a construção de antenas, espelhos e telescópios permite um aperfeiçoamento que é usado depois também por exemplo em:
  - estudos da Terra a partir do Espaço
  - telecomunicações
  - estudos da retina e correcção de problemas oftalmológicos

As técnicas desenvolvidas pela Astronomia têm aplicações práticas de grande importância. Por exemplo, em Medicina, a tomografia computadorizada (TAC) funciona graças ao trabalho pioneiro de um rádio-astrónomo. Cortesia Universidade de New Hampshire (esquerda) e NRAO/AUI/David Gilder (direita).

  - Sensores, detectores e amplificadores:
  Graças à Astronomia, muitos sensores de luz fraca foram desenvolvidos até níveis de excelência invulgares. Algumas das melhores emulsões fotográficas disponíveis para o público foram o resultado da investigação para a obtenção de emulsões cada vez mais sensíveis para a Astronomia.
  Actualmente, a imagem astronó-mica é feita com recurso a câmaras de CCD, agora vulgarizadas nas câmaras fotográficas digitais, as quais têm vindo a melhorar progressivamente devido às necessi-dades astronómicas. Alguns destes instrumentos usados no Telescópio espacial Hubble são agora usados em máquinas de biópsia mamária.
  Os detectores de raios-X de fraca intensidade, tão importantes para a segurança de aeroportos, foram inicialmente desenvolvidos para a detecção da emissão de fontes astronómicas (como quasares). Estes detectores, por serem sensíveis a um único fotão, revelaram-se também particularmente adequados à investigação biomédica e em ciências dos materiais (estrutura de moléculas e medicamentos químicos). A produção de imagens em raios-X permitiu à NASA o registo de uma patente de um microscópio de raios-X utilizado em neonatalogia, cirurgia geral e diagnóstico de lesões desportivas.
  Detectores de infra-vermelho usados pelos astrónomos são agora aplicados no diagnóstico de tumores e na indústria dos semi-condutores.

  - Reconstrução de imagem:
  Os astrónomos desenvolveram software que permite manipular imagens e executar operações sobre elas que maximizam a detecção do sinal fraco das suas fontes. Este software, por exemplo, IRAF e AIPS, é usado em técnicas de imagem submarina, imagem de aerossóis atmosféricos, imagiologia médica, descodificação do genoma humano. A reconstrução de imagem conhecida por tomografia (constrói uma imagem 3D a partir de uma série de imagens 2D) teve como pioneiro um rádio-astrónomo. Outras técnicas ("wavelet smoothing" e "maximum entropy") bem conhecidas por outros cientistas foram também desenvolvidas por astrónomos.

  - Análise de Dados e computação numérica:
  A Astronomia tem sido um dos principais impulsionadores da ciência computacional nos últimos anos. Os computadores são continuamente desafiados pelo crescente volume de dados astronómicos que requerem enormes capacidades de armazenamento, cálculo e acesso. Desta forma, os astrónomos inventaram métodos relativamente baratos e livres de erros para o conseguirem.
  Computadores do tipo "Beowulf" ou hardware do tipo "GRAPE" foram concebidos por astrónomos para facilitar o acesso a supercomputadores.
  O prémio "Gordon Bell", atribuído a trabalhos importantes de aplicação de supercomputadores a problemas científicos ou de engenharia, foi ganho por astrónomos nos anos de 1992, 1995, 1996, 1997 e 1998.
  Muito software usado actualmente por muitos cientistas e empresas ou foi desenvolvido por astrónomos ou muito impulsionado por eles:
  - A técnica "FFT" ("Fast Fourier Transforms") foi fortemente melhorada por rádio-astrónomos.
  - A técnica "smoothed particle hydrodynamics" foi inventada por astrónomos, bem como técnicas de correlação digital agora usadas em detecção remota, oceanografia e exploração petrolífera.
  - O famoso software "IDL" teve a sua origem como software para visualização para as sondas Mariner 7 e 9.
  - A bem conhecida colecção de algoritmos "Numerical Recipes", usada por quase todos os cientistas e engenheiros teve início como um curso de Astronomia sobre computação!

  Números e factos interessantes
  - Nos EUA, os astrónomos são 0,5 % dos cientistas. As principais revistas de ciência para o público ("Scientific American", "Discover", "Science Digest") dedicam 7% das suas páginas à Astronomia.
  - Quando o Scientific American introduziu uma edição trimestral dedicada a um único tópico, é elucidativo que tenham escolhido para o seu primeiro número o título: "The Magnificent Cosmos"!
  - Nos últimos anos, em todo o mundo, nos jornais principais, os artigos de Astronomia têm marcado presença constante (tipicamente mais de um artigo por semana).
  - Dos 10 best-sellers da lista do New York Times de 1988, de livros (não ficção) mais vendidos, 3 eram de Astronomia.
  - Na maior parte dos países europeus e EUA, planetários e observatórios são visitados por milhões de crianças e adultos todos os anos.
  - Cosmos é a série televisiva de educação científica pública de maior sucesso: 400 milhões de espectadores em 60 países, sendo o respectivo livro o best-seller científico mais vendido de toda a história.
  - O programa de rádio "Earth and Sky" é transmitido por 900 estações de rádio nos EUA. Oitenta por cento dos seus ouvintes consideram que o programa os ajuda a "expandir o seu conhecimento de ciência". A atestar o grau de universalidade da Astronomia, o programa é ouvido igualmente por homens e mulheres de qualquer raça e de qualquer sector profissional.
  - As páginas web de Astronomia são de entre as mais visitadas na Internet.
  - A Astronomia inspira o trabalho na artes: Da poesia e música aos livros e cinema de ficção científica, as ideias e descobertas da Astronomia servem de inspiração para artistas, jovens e público em geral. Desta forma, a Astronomia serve como forma de contacto com a Ciência para pessoas que doutra forma, normalmente não o fariam.