GUIA ILUSTRADO ZAHAR
Astronomia IAN RIDPATH COLABORADORES giles sparrow, carole stott
TRADUÇÃO Maria Luiza X. de A. Borges
REVISÃO TÉCNICA Ale Al e xandre xan dre CheRm Che Rman an
LONDRES, NOVA YORK, MUNIQUE, MELBOURNE, NOVA DELI Editor-chefe Peter Frances Editor-chefe de arte Peter Laws Gerente de edição Liz Wheeler Gerente de edição de arte Phil Ormerod Diretor de arte Bryn Walls Editor de publicação Jonathan Metcalf Diagramador John Goldsmid Gerente de produção Joanna Bull
Produzido para DK por Cooling Brown Ltd Diretor de criação Arthur Brown Diretora de projeto Fiona Wild Designers Peter Cooling Murdo Culver Elaine Hewson Ted Kinsey Tish Jones Editores Ferdie McDonald Amanda Lebentz Pesquisa iconográfica Louise Thomas Título original: Eyewitness Companions: Astronomy
Copyright © 2006, Dorling Kindersley Limited Copyright do texto © 2006, Ian Ridpath e Dorling Kindersley Copyright da edição brasileira © 2007: Jorge Zahar Editor Ltda. rua México 31 sobreloja 20031-144 Rio de Janeiro, RJ tel.: (21) 2108-0808 / fax: (21) 2108-0800 e-mail:
[email protected] site: www.zahar.com.br Todos os direitos reservados. A reprodução não-autorizada desta publicação, no todo ou em parte, constitui violação de direitos autorais. (Lei 9.610/98) Copydesk: Michelle Mitie Sudoh Composição: Susan Johnson Reprodução em cores por GRB, Itália Impresso e encadernado na China por Leo
Introdução 10
HISTÓRIA Primórdios da astronomia 16 A origem da astrofísica 22 Nosso lugar no Universo 24 A entrada em órbita 26 A corrida à Lua 28 Ônibus e estações espaciais 30 A exploração do Sistema Solar 34 O desvendamento das estrelas 36 A expansão dos limites 38
O UNIVERSO origens
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A estrutura do Universo 46
SUMÁRIO O big-bang 48 Primeiras estrelas e galáxias 52 O Universo em expansão 54 O destino do Universo 56 fenômenos
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A classificação das estrelas 60 Ciclos da vida estelar 62 Estrelas múltiplas e aglomerados 70 Estrelas variáveis 72 Galáxias 74 Planetas de outras estrelas 79 o sistema solar 80
Nosso Sistema Solar 82 Sol 84 Mercúrio 90 Vênus 92 Terra 94
Lua 96 Marte 102 Júpiter 108 Saturno 112 Urano 116 Netuno 118 Plutão 120 Cometas e meteoros 122 Asteróides e meteoritos 124
O CÉU NOTURNO observação
128
A aparência do céu 130
Encontre o que deseja 134 O início da observação 136 Binóculos 138 Astronomia com telescópio 140 Astrofotografia 144 as constelações 146
O mapeamento do céu 148 Para compreender as cartas 150 Guia das Constelações 152–227 guia mensal do céu 228 almanaque
278
Glossário 290 Índice 293 Agradecimentos 299
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ORIGENS
O big-bang O big-bang é hoje o melhor modelo do início do Universo. Há cerca de 13,7 bilhões de anos, ele nasceu numa violenta explosão. Numa fração de um segundo, toda a energia e matéria no cosmo foram criadas e a matéria assumiu sua forma presente. NO INÍCIO O big-bang não foi uma explosão no sentido convencional – foi uma explosão do próprio espaço e o início do tempo. A teoria não pode e não tenta explicar o que veio “antes” disso. Só podemos dizer que o Universo era
infinitamente pequeno, denso e quente ao nascer. Nos 10-43 primeiros segundos, o chamado “tempo de Planck”, as leis normais da física não se aplicavam.
O COMEÇO DO TEMPO Os primeiros 10 -35 segundos do tempo viram a súbita eclosão da inflação, acompanhada por drástica queda na pressão e temperatura, e uma ressurgência de temperatura quando a inflação cessou. Diâmetro 10-26m
105 m
10m
Temp.
102K (1 octilhão ºC)
102K (10 sextilhões ºC)
Tempo
100 bilionésimos de 100 milionésimos de segundo/10 35 segundos segundo/10 32 segundos
1 octosegundo/ 1024 segundos
quark quark
singularidade no começo do tempo
quark
antiquark par quarkantiquark
bóson X
A INFLAÇÃO E A SEPARAÇÃO DAS FORÇAS A inflação – breve período de súbita expansão no primeiro instante da criação, no qual o Universo passou de menor que um átomo a maior que uma galáxia – é necessária para explicar a uniformidade que o Universo apresenta hoje. A melhor sugestão quanto ao que pode ter impelido esse surto de crescimento é que enormes quantidades de energia foram liberadas quando quatro “forças fundamentais”, que governam o Universo desde então, se separaram de uma “superforça” unificada.
glúon
gráviton (teórico)
força nuclear forte a ç r o f r e p u s
grande força unificada
força eletrofraca
força nuclear fraca força eletromagnética força gravitacional
10-43 segundos
10-34 segundos
10-12 segundos
SOPA DE PARTÍCULAS Nas temperaturas extremas, a matéria foi criada espontaneamente a partir da energia, formando uma massa candente de partículas exóticas. Além de tipos conhecidos de matéria, estas incluíam partículas pesadas que hoje só podem ser feitas em aceleradores de partículas de alta energia.
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FENÔMENOS
Ciclos da vida estelar Há uma enorme variedade de estrelas, mas quase todas podem ser vistas como estágios num modelo-padrão de evolução estelar. Nesse modelo, a massa de uma estrela governa as reações nucleares em seu núcleo, que determina suas outras propriedades físicas, seu tempo de vida e seu destino final. O NASCIMENTO DE UMA ESTRELA
Novas estrelas são criadas pelo colapso de vastas nuvens de gás e poeira dentro de galáxias. Esses colapsos – freqüentes – podem ser provocados pela gravidade de estrelas próximas, as ondas de choque de uma explosão de supernova ou a mera rotação lenta e regular de uma galáxia espiral. Dependendo do tamanho da nuvem e de outros fatores, estrelas podem
reações nucleares em estrela
nuvens condensadas formam estrelas
estrela derrama material – perda de massa
nuvens moleculares gigantescas
CICLO DE VIDA
ESTÁGIOS DA VIDA ESTELAR
Esta seqüência mostra os estágios iniciais da evolução estelar. A maioria das protoestrelas com mais do que cerca de 10% da massa do Sol chegará à seqüência principal, mas um número significativo com menos massa terminará como fracas anãs marrons.
É provável que as estrelas que se formam hoje contenham material de gerações anteriores de estrelas, enriquecidos com elementos mais pesados. As estrelas de maior massa formam os elementos mais pesados e explodem em supernovas, espalhando-os pela galáxia.
Protoestrelas Nuvens protoestelares em colapso formam casulos – grupos de gás e poeira em que estrelas se desenvolvem. Um casulo pode se separar em discos escuros, os glóbulos de Bok ou proplídeos.
Pressão e aumento de temperatura Quando uma protoestrela se colapsa sob a gravidade, material próximo do centro achata-se num disco e fica mais quente. A radiação dis persa material de cima e de baixo do disco.
NEBULOSA DE EMISSÃO Estrelas recém-formadas muitas vezes emitem intensa radiação ultravioleta. Esta pode ser absorvida por gases circundantes, depois emitida em comprimentos de onda visíveis, criando uma nebulosa de emissão, como a Trífida.
protoestrela com massa insuficiente para reações nucleares no centro gravidade faz a estrela se contrair estrela se contrai para formar anã marrom
CICLOS DA VIDA ESTELAR
nascer em grandes aglomerados ou em grupos menores, mais frouxos. À medida que a nuvem se desintegra, ela se adensa e se aquece. Qualquer movimento aleatório na nuvem inicial cresce até que ela se torna um disco achatado e giratório. Cada vez mais material é sugado pela gravidade da parte central da nuvem, chamada protoestrela, que se aquece até começar a brilhar. Seu núcleo torna-se mais denso e mais quente, até atingir o ponto em que reações nucleares podem começar, tornando-se realmente uma estrela. ESTRELAS ADOLESCENTES As estrelas jovens continuam cercadas por uma grande nuvem de gás e poeira. Parte desta espirala e agrega-se na própria estrela, mas com freqüência outro tanto é ejetado. Muitas estrelas jovens desenvolvem um campo magnético que captura
fortes ventos estelares de partículas carregadas
NEBULOSAS FORMADORAS DE ESTRELAS Como a formação de estrelas está associada aos braços em espiral da Via Láctea, não surpreende que as mais belas nebulosas formadoras de estrelas estejam espalhadas ao longo dela. Algumas das mais notáveis estão listadas abaixo. NOME
Algumas estrelas jovens, como a Gama Cassiopeiae mostrada aqui, ainda estão envoltas em nebulosidade quando passam pela fase do “jato bipolar”, expelindo excesso de material. Quando colide com as nuvens de gás circundantes, esse material as faz fulgurar, criando um tipo de nebulosa de emissão chamada objeto Herbig-Haro.
CONSTELAÇÃO
Nebulosa da Águia (M16)
Serpente
Nebulosa da Lagoa (M8)
Sagitário
Nebulosa de Órion (M42)
Órion
Nebulosa da Tarântula (NGC 2070)
Dourado
Nebulosa Trífida (M20)
Sagitário
Nebulosa de Ômega (M17)
Sagitário
material e o lança em jatos a partir dos pólos. A pressão da radiação também pode bastar para dispersar elementos mais pesados como o hidrogênio. Nesse ínterim, a própria estrela continua a se desintegrar, e pode passar por um período de pulsação e instabilidade, chamado “T Tauri”, antes de se estabelecer como uma estrela da seqüência principal.
adolescência estelar Quando a estrela se aproxima da seqüência principal, o material do disco continua a espiralar para dentro. O campo magnético cada vez mais forte da protoestrela pode capturar parte desse material e ejetá-lo nos pólos.
OBJETO HERBIG-HARO
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seqüência principal A estrela tem brilho constante na maior parte de sua vida. Seu brilho e idade são determinados por reações nucleares no interior, governadas por sua composição e massa.
O SISTEMA SOLAR
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Lua A Lua é uma bola de rocha fria, seca e sem vida com uma atmosfera rarefeita. Cinzenta e coberta de crateras, é o quinto maior satélite no Sistema Solar. Grande em nosso céu, foi um dos primeiros alvos da exploração espacial. É o único mundo exterior que o ser humano visitou. ESTRUTURA E ATMOSFERA
A Lua tem uma camada externa de rocha semelhante a granito, rica em cálcio, de cerca de 48km de espessura na face visível e 74km na oculta. Abaixo há um manto rochoso rico em silício, parcialmente derretido em maior profundidade. Pode haver um pequeno núcleo de ferro no centro. A atmosfera
é muito tênue. No total, é equivalente à quantidade de gás liberada por uma nave Apollo ao pousar. A gravidade da Lua, um sexto da que temos na Terra, não consegue reter a atmosfera, mas é reabastecida por material de vento solar.
TERMINADOURO O hemisfério esquerdo da Lua está iluminado pelo Sol. O limite entre ele e o hemisfério não iluminado é chamado terminadouro. Ali as sombras são mais longas e as formações da superfície, como as crateras, mais visíveis.
LUA CHEIA A Lua está toda iluminada, mas a forte luz solar direta ofusca algumas de suas características de superfície.
DADOS DA LUA
DIÂMETRO 3,475km DISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA 384,400km
PER. DE ROTAÇÃO 27.32 dias terrest. TEMPERATURA DE SUPERFÍCIE -150
INTERIOR A Lua tem cerca de um quarto do tamanho da Terra e sua crosta superior é rachada. Abaixo há crosta sólida e, sob esta, um manto rochoso. Sua densidade média indica que pode ter um pequeno núcleo de ferro.
a 120°C
COMPARAÇÃO DE TAMANHO
possível pequeno núcleo metálico
LUA
espesso manto rochoso TERRA
crosta de rochas granitóides
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OBSERVAÇÃO
Binóculos Binóculos são o instrumento ideal para iniciantes. São baratos, portáteis, fáceis de usar e o ajudarão a encontrar o que deseja no céu noturno antes de passar para um telescópio. ABERTURA E AMPLIAÇÃO
Um binóculo pode ser visto como dois pequenos telescópios unidos. Dentro dele, dois prismas reduzem a trajetória da luz, o que os torna mais compactos que um telescópio normal. Todo binóculo é marcado com dois números, como 7 × 40 ou 10 × 50. O primeiro é a ampliação, aumento em relação à visão a olho nu. O segundo é a abertura (isto é, a largura) das lentes frontais medida em milímetros. Maiores aberturas permitem a entrada de mais luz, tornando objetos menos brilhantes visíveis. Binóculos de grande abertura, porém, são também inevitavelmente mais pesados e caros. Há binóculos capazes de dar zoom, mas em geral produzem imagens inferiores.
MANTENHA O BINÓCULO FIRME Para uma visão mais firme ao usar binóculo, apóie os cotovelos em algo como os braços de uma cadeira. Uma alternativa é sentar-se com os cotovelos apoiados nos joelhos.
CAMPO DE VISÃO
O campo de visão (ou “campo”) dos binóculos em geral tem 3º a 5º de largura, o equivalente a de 6–10 diâmetros da Lua. Isso é muito mais que o campo da maioria dos telescópios, permitindo-lhe examinar grandes áreas de uma só vez. Alguns objetos se ajustam bem à observação com binóculo: cometas com caudas longas, aglomerados de estrelas espalhados e campos de estrelas da Via Láctea.
FOCAGEM DO BINÓCULO Para melhores resultados, o binóculo deve ser ajustado aos olhos do usuário. Primeiro, gire cada metade do binóculo em torno da barra central até que a distância entre as oculares corresponda à distância entre seus olhos. Para focar, a maioria dos binóculos tem um anel na barra central, além de uma ocular individualmente ajustável. Em alguns modelos, é preciso ajustar ambas as oculares individualmente. FOCO ESQUERDO anel de focagem
FOCO DIREITO regulador da ocular
1 Feche o olho do lado da ocular
2 Agora feche o outro olho
3 Agora basta girar o anel
ajustável. Gire o anel central para focar a imagem que vê com o outro olho.
e gire a ocular individualmente ajustável para pôr esse olho em foco.
central para pôr ambos os olhos em foco simultaneamente.
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BINÓCULOS
A escolha do binóculo Ao comprar um binóculo, leve em conta o usuário – uma criança, por exemplo, precisará de um menor, mais leve. Não se deixe tentar por binóculos que prometem grande ampliação combinada com abertura pequena, pois as imagens resultantes
serão fracas e vagas. Para uso astronômico, a abertura de um binóculo deve ser pelo menos cinco vezes maior que o número de ampliação. Binóculos com razão menor são bons durante o dia, mas produzirão imagens mais fracas à noite.
BINÓCULOS COMPACTOS
ocular
Prismas Roof permitem uma trajetória direta da luz, resultando num design compacto com tubos retos. Como as lentes são relativamente pequenas, não são a melhor escolha para astronomia. BINÓCULOS-PADRÃO
prismas
lente objetiva entrada da luz protetores de borracha podem ser empurrados se você usa óculos
Nesses binóculos, o feixe de luz (linha amarela) é reduzido por dois prismas antes de sair na ocular, como mostrado aqui. Prismas desse tipo são chamados prismas Porro. Alguns binóculos têm protetores de borracha nas oculares para vedar a luz. Quem usa óculos pode A LUA VISTA COM empurrá-los para aproximar UM BINÓCULOPADRÃO mais os olhos das oculares. BINÓCULOS GRANDES
Quanto mais um binóculo ampliar, mais a imagem parecerá tremer por causa dos movimentos da sua mão. A solução é montá-lo num tripé. Melhor ainda, embora mais caro, é uma montagem binocular especializada, disponível nos fornecedores de telescópios. Binóculos mais novos, com estabilizador de imagem, sentem o movimento e ajustam os prismas de acordo. Eliminam bem o tremor das mãos, mas não movimentos mais lentos. Embora também portáteis, esses binóculos são mais pesados e mais caros que os padrão. MONTAGENS BINOCULARES Os binóculos grandes e pesados, com ampliações maiores que 10 vezes, necessitam uma montagem de tripé. Estes são binóculos 25 x 100 montados, usados para visão do céu profundo.
A LUA VISTA COM BINÓCULO COMPACTO
A LUA VISTA COM BINÓCULO GRANDE
ocular
prisma lente objetiva entrada da luz
