MINIOBSERVATÓRIO ASTRONÔMICO: observações

MINIOBSERVATÓRIO ASTRONÔMICO:
observações remotas
Divisão de Astrofísica
Coordenação Geral de Ciências Espaciais e Atmosféricas
inaugurado em 30 de outubro de 2003
MINIOBSERVATÓRIO ASTRONÔMICO
Divisão de Astrofísica
http://www.das.inpe.br/miniobservatorio/
●
●
Objetivos
– Automação/integração local dos instrumentos em ambiente Windows e Linux:
telescópio óptico, câmera CCD astronômica, espectrógrafo, estação meteorológica
e câmeras auxiliares
– Observação remota através da Internet por professores e estudantes
credenciados
Apoio às atividades de difusão, ensino e pesquisa do INPE
✔
´Educação em Ciências com Observatórios Virtuais´ (USP, Fundação Vitae)
& ´ENSINAST´ (UFRGS, CNPq): projetos motivadores
✔
Curso de Introdução à Astronomia e Astrofísica
✔
Ciclo de Capacitação de Professores em Astronomia
✔
Escola do Espaço (ATDCCTE/CEP)
✔
Visitação pública regular às quartas
✔
Sessões remotas às quintas
✔
Iniciação científica (Ensino Médio e Superior) em Astronomia e Astrofísica
✔
Pós-graduação em Astrofísica
MINIOBSERVATÓRIO ASTRONÔMICO
–
São José dos Campos, SP (latitude 23° 13´ Sul, longitude 45° 52´ Oeste, 620 m)
–
Telescópio Schmidt-Cassegrain (Celestron 11)
● diâmetro do espelho coletor de luz (primário): 27,94 cm
● razão focal: distância-do-foco/diâmetro-do-espelho = f/10 (F =2,794 m)
1
●
montagem equatorial alemã automatizada (Losmandy G11)
Área coletora = 3.000x a do olho
(mmax= molho+ 9 !)
✔ Resolução angular = 0,4”
(R$1@13km ou 700m@Lua!)
✔
Dr. André Milone (DAS-INPE)
ASTRONOMIA OBSERVACIONAL
●
Canais de informação
●
Direção da fonte
●
Intensidade da emissão
●
Qualidade espectral da emissão
●
Caráter historicamente observacional
●
Necessidade de desenvolvimento instrumental
Dr. André Milone (DAS-INPE)
OBSERVAÇÕES REMOTAS com TELESCÓPIO e CCD
●
●
O que são?
Como executar?
–
–
●
Windows: com os programas clientes comerciais (Bisque Software dos EUA)
Quaisquer: através de uma página de internet (+ programas auxiliares)
Como agendar?
–
Sessões de observações remotas no Miniobservatório (iniciadas em 12/08/2005)
● Abril a Outubro, quintas-feiras, 19h-22h (exceto Julho)
● Sem necessidade de conhecimentos em Astronomia
–
–
–
Projeto piloto do Miniobservatório: ´Movimento de um asteróide´
Rede de observatórios remotos no Brasil: atual ´Telescópios na Escola´
–
●
http://www.das.inpe.br/miniobservatorio/obsremotas/
http://www.telescopiosnaescola.pro.br/
Alternativas
–
Nosso banco de imagens
–
–
–
http://crux.das.inpe.br/uts/data/
Colaboração c/outros observatórios (ex. Austrália)
Outras redes (ex. “Telescopes in Education – NASA”)
Dr. André Milone (DAS-INPE)
OBSERVAÇÕES ASTRONÔMICAS REMOTAS:
objetivos e justificativas
●
Formação científica dos estudantes
●
Ensino-aprendizagem do método empírico de investigação científica
●
Análise de fenômenos astronômicos e astrofísicos
●
Atividades práticas para o ensino de Física e Ciências com telescópio e
câmera digital astronômica
●
Recursos de laboratório/multimídia (computador, Internet e imagens)
●
Caráter multi/interdisciplinar da Astronomia
Capacitação de professores
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Roteiro de uma observação remota com telescópio e CCD
➢
Escolha do(s) astro(s) e/ou projeto observacional
➔
Lua, planetas, aglomerados de estrelas, nebulosas e galáxias
➔
região do céu onde um asteróide se localiza
➢
Inicialização local dos instrumentos
➢
Conexão c/os programas servidores
➢
Visualização do telescópio e condições meteorológicas
➢
Apontamento(s) do telescópio
➢
Coleta(s) de luz
➢
Descarregamento dos arquivos das imagens
➢
Tratamento das imagens, se necessário!
➢
Análise dos dados e resultados
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Telescópio:
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Condições
Meteorológicas:
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Banco Público de
Imagens:
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Banco Público de
Imagens:
Dr. André Milone (DAS-INPE)
SESSÃO de OBSERVAÇÃO ASTRONÔMICA REMOTA:
modo de operação I – UTS Web
➔
Página de internet (em servidor Linux, ou Windows)
Dr. André Milone (DAS-INPE)
SESSÃO REMOTA:
UTS Web
➔
Dr. André Milone (DAS-INPE)
'Menu'
Para onde e como apontar o telescópio?
USANDO AS COORDENADAS CELESTES EQUATORIAIS:
●
●
●
declinação de 0º (Equador) a 90º (Pólos), DEC ou 
ascensão reta de 0 h (Ponto Vernal ou γ) a 24 h (O para L), AR ou 
“fixas” ao astro


TSL = AR + AH
Dr. André Milone (DAS-INPE)
SESSÃO REMOTA:
UTS Web
➔
'Apontar e Integrar'
Dr. André Milone (DAS-INPE)
SESSÃO REMOTA:
UTS Web
➔
'Opções' (para nomear os arquivos das imagens)
Dr. André Milone (DAS-INPE)
SESSÃO REMOTA:
UTS Web
➔
Dr. André Milone (DAS-INPE)
'Arquivo'
SESSÃO de OBSERVAÇÃO ASTRONÔMICA REMOTA:
modo de operação II – programas da Bisque Software
➔
TheSky 5 (ou TheSky 6 Professional)
Dr. André Milone (DAS-INPE)
SESSÃO REMOTA:
programas da Bisque Software
➔
CCDSoft 4
Dr. André Milone (DAS-INPE)
EXEMPLOS DE ATIVIDADES DIDÁTICAS
✔
Adote uma constelação
✔
Captura de imagens das 5 estrelas mais brilhantes de uma dada constelação
Acrux:  do Cruzeiro
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Constelações do Centauro e Cruzeiro do Sul
Alfa do Centauro (Sistema Triplo!)
@ 4,3 anos-luz c/ 1 LuminosidadeSol e 1 RaioSol
4 bilhões de anos
Caixa de Jóias
~220 estrelas
@ 7.500 anos-luz
15 milhões de anos
Alfa do Cruzeiro (Sistema Duplo!)
@ 321 anos-luz c/ 30.000 LSol e 8 RSol
10-100 milhões de anos
Fonte da fotografia: http://davidmalin.com
As 88 constelações astronômicas
ilustram figuras aparentes apenas no plano do céu
e são “mutáveis”:
constelação do Cruzeiro do Sul
S. M. de Freitas (in memorium, Fund. Plan. RJ)
Gacrux ou Rubídea: 88 anos-luz
 Crux: 364 anos-luz
Mimosa: 353 anos-luz
Terra
Intrometida: 228 anos-luz
Acrux: 321 anos-luz
Dr. André Milone (DAS-INPE)
O aspecto do céu noturno muda ao longo do ano
devido à translação da Terra em torno do Sol
(figura fora de escala)
Virgem
Balança
ou Libra
Câncer
Leão
Gêmeos
Touro
21/março
21/dezembro
Áries ou
Carneiro
Escorpião
21/junho
21/setembro
Ofiúco
Peixes
Sagitário
Capricórnio
Aquário
EXEMPLOS DE ATIVIDADES DIDÁTICAS
✔
Um passeio pelo céu
✔
Captura de imagens de astros diversos
Júpiter
Saturno
aglomerado  Centauro
Nebulosa da Lagoa
Dr. André Milone (DAS-INPE)
galáxia M 83
Constelações do Escorpião e Sagitário
Antares @ 600 anos-luz c/ 10.000 LSol e 700 RSol
M 20
M 22
M6
M7
Shaula @ 700 anos-luz c/ 10.000 LSol e 10 RSol
Fonte da fotografia: http://davidmalin.com
EXEMPLOS DE ATIVIDADES DIDÁTICAS
✔
Relevo da Lua
✔
Conceitos de geometria e trigonometria ligados à iluminação pelo Sol
Cratera Agrippa (Lua em 4° crescente)
1 minuto-de-arco
ou 60 segundos-de-arco
Medidas
R
tem-se
tangente( = R/d
R = tg() . d
sendo
 = 12´´ = 12/3600°
d(L-T) = 384.400 km
d
então
R = 22,5 km
2R = diâmetro =
45 km

Dr. André Milone (DAS-INPE)
Fonte: http://davidmalin.com
Mar da Tranquilidade
(Apollo 11, 1969)
Mar do Néctar
Mar da
Fecundidade
Montes Cáucasos
Mar da Crise
Cratera Eudoxus
Mar da Serenidade
Cratera Aristóteles
Dr. fase
André Milone
(DAS-INPE)
A Lua em
quarto-crescente
A Lua
Cratera
Tycho
Mar do
Néctar
Mar das
Nuvens
Mar das
Nuvens
Mar dos
Humores
Mar
Marda
do
Fecundidade
Néctar
Cratera
Mar da
Copérnico
Mar da
Fecundidade
Mar do Oceano
Tranquilidade
Cratera
Vapor Procellarum
Mar
da
Copérnico
Mar da
Cratera
Crise
Mar
Mardo
da
Tranquilidade
Kepler
Vapor
Serenidade
Mar da
Mar Imbrium
Crise
Mar da
Cratera
Serenidade
Aristarco
Mar Imbrium
Cratera
Platão
Cratera
Aristóteles
Cratera
Platão
Cratera
Aristóteles
Crédito da imagem: Akira Fujii / DMI
A Lua, o único satélite natural
da Terra, é o astro mais próximo
de nós, situada a uma distância
média de 384.400 Km. É
também o único astro já visitado
pelos seres humanos.
A imagem ao lado é da Lua
cheia, que ocorre quando ela
está na posição oposta ao Sol em
sua órbita.
A Lua não possui atmosfera,
atividades internas, água líquida
e nem tampouco vida. A
superfície da Lua quase não
muda com o tempo. Estas
características têm a vantagem
de que os cientistas podem
estudar na superfície da Lua
eventos cósmicos que ocorreram
há bilhões de anos, o que não
pode ser feito na Terra.
EXEMPLOS DE ATIVIDADES DIDÁTICAS
✔
Movimento dos satélites (galileanos) de Júpiter
✔
Conceitos de geometria & movimentos circular/harmônico + 3a Lei de Kepler
3ª Lei de Kepler
(Período)2 = cte. (distância)3
29/junho/2004
30/junho/2004
01/julho/2004
Dr. André Milone (DAS-INPE)
ATIVIDADE OBSERVACIONAL PILOTO
✔
Movimento (próprio) de um asteróide
✔
✔
✔
✔
✔
✔
APLICADA com estudantes da 8a Série do Ensino Fundamental como TCC
● Escola Moppe (SJC-SP), orientação Dr. Carlos Alexandre Wuensche (INPE)
Sem necessidade de filtros e integrações longas
Mede-se velocidade angular (instantânea e relativa ao observador!)
Pode-se medir paralaxe & distância
● Conceitos de trigonometria
Distância e/ou velocidade linear tangencial à linha de visada
● Conceito de velocidade angular
Velocidades médias da Terra e asteróide (radial e tangencial)
● 3ª Lei de Kepler e conceitos de cinemática bi-dimensional
Thetis: 31/agosto/2004
Iris: 01/julho/2004
ATIVIDADE OBSERVACIONAL PILOTO
Movimento de um asteróide
Iris: 01/julho/2004
E
N
Δr ou
Δθ
Δy ou Δδ
Δx
ou
Δα . cos δ
Medidas
Δθ2 = (Δα . cos δ)2 + Δδ2
ou
Δr2 = Δx2 + Δy2
Δθ = Δr . escala-angular
μ = Δθ/Δt (arcsec/s)
Δt = 8.378 s
ΔX = +139,6 pixels
ΔY = -39,5 pixels
Δα . cos δ = +92,1 arcsec
Δδ = -26,1 arcsec
Δθ = 95,7 arcsec
μ = 0,0114 arcsec/s
Vtangencial (relativa-a-Terra) = (μ/206.265) . (distância-ao-observatório)
Vtg = 24,2 km/s
Dr. André Milone (DAS-INPE)
ATIVIDADE OBSERVACIONAL PILOTO
✔
Movimento de um asteróide
Iris: 01/julho/2004
Outros resultados:
● Velocidades médias da Terra e asteróide (radial e tangencial):
● 3ª Lei de Kepler
(Período-de-translação)2 = cte. (distância-média-ao-Sol)3
● Assume-se órbitas circulares e co-planares
<vtot>= 2πd/P
● Decomposição das velocidades instantâneas
✔
Vtg ≈ 20 km/s
Vr ≈ 30 km/s
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Um passeio pelo céu!
Um aglomerado galáctico de estrelas: Caixa de Jóias, NGC4755
Caixa de Jóias
~220 estrelas
@ 7.500 anos-luz
15 milhões de anos
Imagem do Miniobservatório do INPE
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Um passeio pelo céu!
Planeta Netuno e seu satélite Tritão: em 12/08/2005
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Um passeio pelo céu!
Um aglomerado galáctico de estrelas com nebulosidade:
da Águia ou Messier 16
A Nebulosa da Águia é uma
grande nebulosa de emissão na
qual estão se formando estrelas.
Como resultado desse processo
surgiu o aglomerado de estrelas
"M16", que pode ser visto na
imagem.
Os gases e a poeira da nebulosa
permeiam o aglomerado. A região
mais clara e difusa ao centro é um
local onde os gases da nebulosa
estão emitindo luz, energizados
pela radiação das jovens estrelas.
Existem outras regiões mais
escuras, como a que aparece na
parte superior à direita (conhecida
como "tromba de elefante"), que
são locais de grande concentração
de gás e poeira, onde deverão
nascer novas estrelas.
Imagem do Miniobservatório do INPE
Mais imagens dessa nebulosa e do aglomerado de estrelas M16 podem ser vistas em:
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/apod/apod_search?eagle+nebula
http://seds.lpl.arizona.edu/messier/m/m016.html
A Nebulosa da Águia está a uma
distância de cerca de 7.000 anosluz.
Um passeio pelo céu!
Um aglomerado globular de estrelas:
Ômega do Centauro, NGC 5139
Imagem do Miniobservatório do INPE
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Um passeio pelo céu!
Uma nebulosa: Grande Nebulosa de Órion,
Messier 42 ou NGC1976
Imagem do Miniobservatório do INPE
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Um passeio pelo céu!
Outra nebulosa: da Trífida ou Messier 20
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Um passeio pelo céu!
Uma nebulosa planetária: do Anel, M57
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Um passeio pelo céu!
Uma galáxia espiral vista de topo: Messier 83
Imagem do Miniobservatório do INPE
Dr. André Milone (DAS-INPE)
Um passeio pelo céu!
Uma galáxia espiral vista de lado: do Escultor ou NGC253
A Galáxia do Escultor é uma
galáxia espiral e é vista quase
que lateralmente, como mostra
a imagem ao lado.
Sendo uma das mais brilhantes
galáxias espirais, pode ser
facilmente vista com um bom
binóculo.
A Galáxia do Escultor é o
maior membro do Grupo de
Galáxias do Escultor, o grupo
mais próximo do nosso Grupo
Local de Galáxias.
A Galáxia do Escultor está a
cerca de 10 milhões de anosluz de distância, na direção da
constelação do Escultor.
Imagem do Miniobservatório do INPE
Mais imagens desta galáxia podem ser vistas em:
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/apod/apod_search?NGC+253
Imagens do Miniobservatório: composições RGB
Lua: cratera Triesnecker
Marte:
cratera Agrippa
01-Set-03
04-Set-03
03-Out-03
Júpiter: 26-Maio-04
Saturno: 27-Maio-04
Urano: 03-Out-03
Imagens do Miniobservatório: composições RGB
Aglomerado globular de estrelas M71
Nebulosa planetária do Halteres
Galáxia de Andrômeda
Aglomerado globular 47 Tucano
Nebulosa da Trífida
Nebulosa de Órion
Galáxia do Escultor
EQUIPE do MINIOBSERVATÓRIO do INPE
●
●
●
●
●
●
●
●
●
André Milone (Coordenador)
Ana Maria Zodi
Carlos Alexandre Wuensche
Cláudia Rodrigues
Francisco Jablonski
René Laporte
Marcos Okada
Bolsista PCI/MCT em fase de seleção
Estudantes da Pós-graduação em Astrofísica do INPE:
– Éder Martioli, Júlio Tello & Marina Trevisan
e-mail: [email protected]
Página Web: http://www.das.inpe.br/miniobservatorio/
Configuração óptica de uma luneta astronômica:
uso visual! F
2
D1
eixo óptico
D2
D1
objetiva
F1
ocular
imagens
ampliadas
e invertidas
plano focal
✔
objetos
no
infinito
✔
✔
✔
Ampliação da imagem (uso visual!) = F1 F2
Poder resolutor (segundos-de-arco!) = 2 x 105 (  D1)
D2 ≈ diâmetro médio da pupila no escuro
Poder de captar luz ↔ área da objetiva
✔
EXEMPLO Binóculo 10x50
✔
Diâmetro da objetiva = 50 mm
✔ Área coletora = 100x a do olho (m
= molho+ 5 !)
max
✔
Imagem: aumento=10 vezes e tamanho=5 mm
✔ Resolução angular=2” (R$1@2600m ou 4km@Lua! )
Dr. André Milone (DAS-INPE)
MINIOBSERVATÓRIO ASTRONÔMICO
●
Câmera astronômica ST-7XE (SBIG) com 2 CCDs (principal de 765 x 510
pixels e outro de guiagem), um redutor focal, filtros LRGB & um focalizador
motorizado
–
Direta com roda de filtros: campo de 8,5 x 5,6 arcmin e escala de 0,66
arcsec/pix
–
Com redutor e sem roda de filtros: 17 x 11 arcmin @ 1,33 arcsec/pix
–
Projeção afocal com roda de filtros: 1,5 x 1 arcmin @ 0,1 arcsec/pix (Lua e
discos planetários!)
●
Espectrógrafo SGS (SBIG) c/ 2 redes de difração e 2 fendas (Å)
●
Sistemas de controle & aquisição dos dados em Windows e Linux
Dr. André Milone (DAS-INPE)