Caderno Brasileiro de Ensino de Física

20/09/2022 14:15

Nesta edição especial do Caderno Brasileiro de Ensino de Física comemoramos o Ano Internacional da Astronomia. Nela, divulgamos um conjunto de palestras que organizamos na UFSC, durante todo o ano de 2009. Elas foram realizadas com casa cheia – o auditório da reitoria – com gente muito animada dos dois lados. Foi um prazer organizá-las, assisti-las e ver as pessoas participarem e se deleitarem com a divagação astronômica.
Depois de muito esforço, conseguimos reunir os artigos dos palestrantes e transformá-los nesta edição especial. Esperamos que eles ajudem a todos a refletir um pouco mais sobre os fascinantes tópicos expostos de forma simples e ao mesmo tempo abrangente pelos nossos palestrantes.

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Sumário

Procura de vida fora da terra – Augusto Damineli Neto

Arqueologia Cósmica com radiação cósmica de fundo em microondas – Carlos Alexandre Wuensche de Souza, Thyrso Villela, Camilo Tello, Ivan Soares Ferreira

Por que as estrelas são importantes para nós? – Grazyna Stasinska

Astrobiologia: água e vida no sistema solar e além – Jorge Alberto Wuillfeldt

O Universo – Kepler de Souza Oliveira Filho

Buracos Negros: sementes ou cemitérios de faláxias? – João E. Steiner

O lado escuro do Universo – Laerte Sodré Jr.

 

Departamento de Física – UFSC

Tags: Português

Cadernos de Astronomia ISSN 2675-4754

20/09/2022 14:15

Cadernos de Astronomia é uma publicação do Núcleo de Astrofísica e Cosmologia da UFES, Cosmo-ufes, e do Programa de Pós-Graduação em Astrofísica, Cosmologia e Gravitação, PPGCosmo, que visa veicular textos científicos, de ensino, de divulgação científica e resenhas sobre assuntos de relevância e atualidade, focados em Astronomia, Astrofísica, Cosmologia e áreas correlatas. Os artigos publicados nos Cadernos de Astronomia são destinados a um amplo público, e podem ser submetidos a revista não apenas por profissionais trabalhando na área de ensino e/ou pesquisa, mas também por qualquer interessado nos assuntos listados anteriormente.

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Sumário

Seção Temática – Universo em Expansão: Centenário do Modelo Cosmológico de Friedmann

Friedmann e a descoberta da expansão do universo –  Ioav Waga

Notas para uma história da cosmologia entre as décadas de 1910 e 1930 – Antonio Augusto Passos Videira e Cássio Leite Vieira

Alexandre Friedmann e o universo em expansão – Vladimir Mostepanenko

Supernovas do tipo Ia e a expansão do Universo – Ribamar R. R. Reis e Beatriz B. Siffert

J-PAS: o consórcio astronômico hispano-brasileiro – Cassio Pigozzo

A cosmologia de 21 cm e o radiotelescópio BINGO – Carlos Alexandre Wuensche

Divulgação Científica, Ciência & Sociedade

Como astrônomos estudam o mistério da morte das galáxias – Thiago Signorini Gonçalves

O modelo atômico de Bohr e o início da mecânica quântica – Alan M. Velasquez-Toribio

As Astrocientistas e o paradoxo da desigualdade de gênero na física – Carla R. Almeida, Paola C. M. Delgado e Tays Miranda

Artigos

On the mode structure of imperfect fluids – Winfried Zimdahl

Ensino

Uma proposta de introdução à astrofotografia – Leopoldo Gorges Neto et al.

Uma proposta de atividade didática sobre a medição do raio da Terra baseada no método empregado por Eratóstenes – Thiago Costa Caetano e Camila Cardoso Moreira

Ensinar e aprender ciência: projetos interdisciplinares – Lucas Antonio Xavier et al.

MAES2021 – Trabalhos Premiados

IV Mostra de Astronomia do Espírito Santo – Comitê Organizador da MAES 2021

Plutão e as descobertas da sonda New Horizons – Ágata Mayra de Souza Batista et al.

Textos Clássicos

O universo dinâmico de Friedmann – Hermano Velten e Winfried Zundahl

Notas

A vida é um milagre em ação – Vladimir N. Lukash

 

Editores Responsáveis: Prof. Dr. Alan M. Velasquez Toribio, Prof. Dr. Felipe Tovar Falciano, Prof. Dr. Hermano Velten, Prof. Dr. Júlio C. Fabris e Prof. Dr. Júnior Diniz Toniato

 

Tags: Português

As ferramentas do Astrônomo: O que medimos, como medimos e o que aprendemos

20/09/2022 14:15

Durante muito tempo a Astronomia se ocupou primariamente da medida da posição dos astros e da compreensão de seus movimentos. Este tipo de trabalho desempenhou um papel importante na história da humanidade, propiciando o desenvolvimento de ferramentas de orientação úteis (por exemplo, nas grandes navegações) e contagem do tempo, tarefa que até pouco tempo era de responsabilidade exclusiva de observatórios astronômicos. A compreensão da natureza física dos astros, contudo, requer medidas mais detalhadas de suas propriedades do que sua posição no céu. Hoje em dia, ao apontar um telescópio para uma estrela, astrônomos podem inferir sua temperatura, luminosidade, composição química, massa, estrutura interna, idade, campo magnético, taxa de rotação, se ela possui planetas a seu redor, etc.. Observando galáxias, podemos descobrir que tipos de estrelas vivem nela, quando ela se formou, quanto gás ela contém, a temperatura e geometria desse gás, como estrelas e gás se movimentam dentro da galáxia, como está distribuída a matéria, com que velocidade a galáxia se afasta de nós, se ela possui um buraco negro super massivo em seu núcleo, etc.. A Astrofísica é a ciência que coleta e analisa toda esta informação, com o objetivo nada modesto de entender como nascem, vivem e morrem estrelas, galáxias e demais peças desse quebra cabeça cósmico que é o universo.
Os objetivos deste texto são (1) apresentar alguns dos tipos de medidas realizadas corriqueiramente em observatórios astronômicos e (2) descrever como essas medidas se relacionam com propriedades fundamentais dos astros – uma espécie de “be-à-bá” da Astrofísica moderna. Ao percorrer esse caminho “dos dados à interpretação”, vamos nos deparar com vários tipos de objetos astronômicos, como estrelas, galáxias, nebulosas e planetas, tópicos que são geralmente apresentados de forma estanque em textos de introdução a astronomia. De fato, cada um deles mereceria um capítulo à parte – o leitor pode (e deve) aprofundar seus conhecimentos sobre objetos específicos consultando a bibliografia recomendada. Também é comum separar a discussão de técnicas de observação da teoria por trás de cada tipo de objeto. Neste texto, ao contrário, o experimental e o teórico estão deliberadamente misturados, em uma tentativa de ilustrar como dados observacionais são combinados com princípios físicos básicos para estudar diferentes tipos de astros.
O texto faz uso de conceitos de física básica equivalentes ao ciclo básico de uma graduação em Física, embora boa parte do material aqui apresentado possa ser aproveitado ou adaptado para uso no ensino médio. Especificamente, supõe-se que o leitor tenha conhecimentos básicos de Mecânica, Termodinâmica, Óptica e noções elementares de estrutura atômica. Habilidades matemáticas mínimas são suficientes; derivadas e integrais praticamente não são usadas. Não se supõe nenhum conhecimento prévio de Astronomia ou Astrofísica, porém, este texto está longe de ser uma introdução completa a esses temas. Tópicos como coordenadas e movimento celeste, eclipses, medidas de tempo e estações do ano, não são sequer mencionados. Outro tópico pouco discutido é Evolução Estelar. Embora fenômenos associados à evolução de estrelas apareçam ao longo do texto, a discussão é insuficiente para uma compreensão adequada deste que é um dos pilares da astrofísica moderna. Futuras revisões deste texto tratarão de corrigir este lapso. Como todo livro texto, esta é uma obra em perpétuo desenvolvimento…
Começamos com uma descrição geral de como funcionam telescópios e demais aparatos usados para observar o Cosmos (capítulo 1). Feito isso, nos concentramos em duas técnicas de observação, imagens (capítulo 2) e espectroscopia (capítulo 3), explorando a informação física que elas nos oferecem quando aplicadas a estrelas, galáxias, etc. O apêndice contém uma tabela de constantes úteis para a resolução dos exercícios propostos. É importante alertar o leitor que boa parte dos exercícios espalhados ao longo dessa unidade vão bem além de simples “aplicações de fórmulas”. De fato, vários tópicos específicos são abordados exclusivamente em exercícios! (Portanto, leia os exercícios, mesmo que você não pretenda resolvê-los!)

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Sumário

Capítulo 1: Telescópios, instrumentos e detectores

Capítulo 2: Imagens

2.1 Luminosidade e fluxo

2.2 Distâncias

2.3 Tamanho angular, tamanho físico e forma

2.4 Cores

Capítulo 3: Espectroscopia

3.1 Espectro contínuo, linhas de emissão e absorção: As Leis de Kirchoff

3.2 Medindo Movimento: O Efeito Doppler e suas 100 utilidades

 

Autores: Roberto Cid Fernandes Jr., Antônio Kanaan, Jean Michel S. de M. Gomes

Tags: Português

Meteoritos: Introdução à meteorítica e uma visão geral dos meteoritos brasileiros (2ª edição)

20/09/2022 14:15

Este livro foi escrito com o objetivo de contribuir para a divulgação da meteorítica no Brasil, oferecendo para o público leigo uma fonte em linguagem simples para entender os principais conceitos sobre o tema, além de fornecer um levantamento estatístico bastante amplo dos meteoritos já encontrados e catalogados no país.

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Sumário

1- PRINCIPAIS TIPOS DE METEORITOS
1.1- Meteoritos rochosos
1.1.1- Condritos
1.1.1.1- Condritos brasileiros
1.1.2- Acondritos
1.1.2.1- Acondritos brasileiros
1.2- Meteoritos sideritos
1.2.1- Sideritos brasileiros
1.3- Meteoritos siderólitos
1.3.1- Palasitos
1.3.2- Mesosideritos
1.3.3- Siderólitos brasileiros
2- A QUEDA DE UM METEORITO
2.1- Quedas e achados brasileiros
2.2- Tamanho dos meteoritos
3- METEORITOS NO BRASIL
3.1- Distribuição dos meteoritos brasileiros
3.2- O Brasil desconhece seus meteoritos
3.3- Principais meteoritos catalogados
3.3.1- Meteorito Bendegó
3.3.2- Meteorito Angra dos Reis
3.3.3- Meteorito Ibitira
3.3.4- Meteorito Governador Valadares
3.3.5- Meteorito Santa Catharina
3.3.6- Meteorito Vicência
3.3.7- Outros meteoritos importantes
3.4- Quedas, achados e registros recentes
3.4.1- Meteorito Buritizal
3.4.2- Meteorito Nossa Senhora do Livramento
3.4.3- Meteorito Três Irmãos
3.4.4- Meteorito Serra Pelada
3.4.5- Meteorito Hermenegildo
3.5- Lista com informações gerais
3.6- Meteoritos em exposição
4- IDENTIFICANDO METEORITOS
4.1- Crosta de fusão
4.2- Forma indefinida
4.3- Densidade
4.4- Regmaglitos
4.5- Magnetismo

4.6- O interior
4.7- Presença de ferro e níquel
4.8- Presença de côndrulos
4.9- Exceções
4.10- Meteorwrongs
4.11- Acha que encontrou um meteorito?
5- ASTEROIDES E RISCO DE IMPACTO
5.1- Objetos próximos da Terra
5.2- O evento de Tunguska e Chelyabinsk
6- CRATERAS METEORÍTICAS
6.1- Crateras meteoríticas no mundo
6.2- Crateras meteoríticas no Brasil
7- MAIS SOBRE OS METEORITOS
7.1- Onde os meteoritos tendem a cair?
7.2- Quanto vale um meteorito?
7.3- Os meteoritos são radioativos?
7.4- É legal a exportação ou importação de meteoritos?
7.5- Alguém já foi atingido ou morto por um meteorito?
7.6- Observei a passagem de um bólido. O meteorito caiu perto?
7.7- Como posso ter um meteorito?
7.8- Como caçar meteoritos?

 

Autor: Higor Martinez Oliveira

Tags: Português

Sobre a radiação cósmica de fundo de micro-onda

20/09/2022 14:15

Neste artigo, procuraremos dar uma pálida ideia para o leitor do que poderia ser a Radiação Cósmica de Fundo de Micro-onda (RCFM) que, segundo o tradicional modelo do “Big Bang”, foi gerada por uma explosão primordial. Com esse objetivo, achamos muito importante apresentarmos um breve resumo histórico de como o Microcosmo, baseado no Modelo Padrão da Física das Partículas Elementares (MPPE), e o Macrocosmo, baseado no Modelo Padrão do Big Bang (MPBB), evoluíram no tempo. Além disso, na parte final do artigo analisaremos os dois processos físicos apresentados na literatura que procuram explicar a RCFM: Bariogênese e Plasma Quark-Glúon.

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Autor: José Maria Filardo Bassalo

Tags: Português

Essential Astrophysics

20/09/2022 14:13

Essential Astrophysics is a book to learn or teach from, as well as a fundamental reference volume for anyone interested in astronomy and astrophysics. It presents astrophysics from basic principles without requiring any previous study of astronomy or astrophysics. It serves as a comprehensive introductory text, which takes the student through the field of astrophysics in lecture-sized chapters of basic physical principles applied to the cosmos.

This one-semester overview will be enjoyed by undergraduate students with an interest in the physical sciences, such as astronomy, chemistry, engineering or physics, as well as by any curious student interested in learning about our celestial science. The mathematics required for understanding the text is on the level of simple algebra, for that is all that is needed to describe the fundamental principles. The text is of sufficient breadth and depth to prepare the interested student for more advanced specialized courses in the future. Astronomical examples are provided throughout the text, to reinforce the basic concepts and physics, and to demonstrate the use of the relevant formulae. In this way, the student learns to apply the fundamental equations and principles to cosmic objects and situations.

All of the examples are solved with the rough accuracy needed to portray the basic result. Astronomical and physical constants and units as well as the most fundamental equations can be found in the appendix. Essential Astrophysics goes beyond the typical textbook by including references to the seminal papers in the field, with further reference to recent applications, results, or specialized literature.

There are fifty set-aside focus elements that enhance and augment the discussion with fascinating details. They include the intriguing historical development of particular topics and provide further astrophysics equations or equations for other topics.

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Summary

1 Observing the Universe
1.1 What Do Astronomers and Astrophysicists Do?
1.2 Our Place on Earth
1.3 Location in the Sky
1.4 Measuring Angle and Size
1.5 The Locations of the Stars are Slowly Changing
1.6 What Time is It?
1.7 Telling Time by the Stars
1.8 Optical Telescopes Observe Visible Light
1.9 Telescopes that Detect Invisible Radiation
1.10 Units Used by Astronomers and Astrophysicists
1.11 Physical Constants

2 Radiation
2.1 Electromagnetic Waves
2.2 The Electromagnetic Spectrum
2.3 Moving Perspectives
2.4 Thermal (Blackbody) Radiation
2.5 How Far Away is the Sun, and How Bright, Big and Hot is it?
2.5.1 Distance of the Sun
2.5.2 How Big is the Sun?
2.5.3 The Unit of Energy
2.5.4 The Sun’s Luminosity
2.5.5 Taking the Sun’s Temperature
2.5.6 How Hot are the Planets?
2.6 The Energy of Light
2.7 Radiation Scattering and Transfer
2.7.1 Why is the Sky Blue and the Sunsets Red?
2.7.2 Rayleigh Scattering

2.7.3 Thomson and Compton Scattering
2.7.4 Radiation Transfer

3 Gravity
3.1 Ceaseless, Repetitive Paths Across the Sky
3.2 Universal Gravitational Attraction
3.3 Mass of the Sun
3.4 Tidal Effects
3.4.1 The Ocean Tides
3.4.2 Tidal Locking into Synchronous Rotation
3.4.3 The Days are Getting Longer
3.4.4 The Moon is Moving Away from the Earth
3.4.5 A Planet’s Differential Gravitational Attraction Accounts for Planetary Rings
3.5 What Causes Gravity?

4 Cosmic Motion
4.1 Motion Opposes Gravity
4.1.1 Everything Moves
4.1.2 Escape Speed
4.2 Orbital Motion
4.3 The Moving Stars
4.3.1 Are the Stars Moving?
4.3.2 Components of Stellar Velocity
4.3.3 Proper Motion
4.3.4 Radial Velocity
4.3.5 Observed Proper Motions of Stars
4.3.6 Motions in Star Clusters
4.3.7 Runaway Stars
4.4 Cosmic Rotation
4.4.1 Unexpected Planetary Rotation
4.4.2 The Sun’s Differential Rotation
4.4.3 Stellar Rotation and Age

5 Moving Particles
5.1 Elementary Constituents of Matter
5.2 Heat, Temperature, and Speed
5.2.1 Where Does Heat Come From?
5.2.2 Thermal Velocity
5.2.3 Collisions
5.2.4 The Distribution of Speeds
5.3 Molecules in Planetary Atmospheres

5.4 Gas Pressure
5.4.1 What Keeps Our Atmosphere Up?
5.4.2 The Ideal Gas Law
5.4.3 The Earth’s Sun-Layered Atmosphere
5.4.4 Pressure, Temperature, and Density Inside the Sun
5.5 Plasma
5.5.1 Ionized Gas
5.5.2 Plasma Oscillations and the Plasma Frequency
5.5.3 Atoms are Torn Apart into Plasma Within the Sun
5.6 Sound Waves and Magnetic Waves
5.6.1 Sound Waves
5.6.2 Magnetic Waves

6 Detecting Atoms in Stars
6.1 What is the Sun Made Out Of?
6.2 Quantization of Atomic Systems
6.3 Some Atoms are Excited Out of Their Lowest-Energy Ground State
6.4 Ionization and Element Abundance in the Sun and Other Stars
6.5 Wavelengths and Shapes of Spectral Lines
6.5.1 Radial Motion Produces a Wavelength Shift
6.5.2 Gravitational Redshift
6.5.3 Thermal Motion Broadens Spectral Lines
6.5.4 Rotation or Expansion of the Radiating Source can Broaden Spectral Lines
6.5.5 Curve of Growth
6.5.6 Magnetic Fields Split Spectral Lines

7 Transmutation of the Elements
7.1 The Electron, X-rays and Radium
7.2 Radioactivity
7.3 Tunneling Out of the Atomic Nucleus
7.4 The Electron and the Neutrino
7.5 Cosmic Rays
7.6 Nuclear Transformation by Bombardment

8 What Makes the Sun Shine?
8.1 Can Gravitational Contraction Supply the Sun’s Luminosity?
8.2 How Hot is the Center of the Sun?
8.3 Nuclear Fusion Reactions in the Sun’s Core
8.3.1 Mass Lost is Energy Gained
8.3.2 Understanding Thermonuclear Reactions

8.3.3 Hydrogen Burning
8.3.4 Why Doesn’t the Sun Blow Up?
8.4 The Mystery of Solar Neutrinos
8.4.1 The Elusive Neutrino
8.4.2 Solar Neutrino Detectors Buried Deep Underground
8.4.3 Solving the Solar Neutrino Problem
8.5 How the Energy Gets Out
8.6 The Faint-Young-Sun Paradox
8.7 The Sun’s Destiny

9 The Extended Solar Atmosphere
9.1 Hot, Volatile, Magnetized Gas
9.1.1 The Million-Degree Solar Corona
9.1.2 Varying Sunspots and Ever-Changing Magnetic Fields
9.1.3 Coronal Loops
9.1.4 What Heats the Corona?
9.1.5 Coronal Holes
9.2 The Sun’s Varying Winds
9.2.1 The Expanding Sun Envelops the Earth
9.2.2 Properties of the Solar Wind
9.2.3 Where Do the Two Solar Winds Come From?
9.2.4 Where Does the Solar Wind End?
9.3 Explosions on the Sun
9.3.1 Solar Flares
9.3.2 Coronal Mass Ejections
9.4 Space Weather
9.4.1 Earth’s Protective Magnetosphere
9.4.2 Trapped Particles
9.4.3 Earth’s Magnetic Storms
9.4.4 Solar Explosions Threaten Humans in Outer Space
9.4.5 Disrupting Communication
9.4.6 Satellites in Danger
9.4.7 Forecasting Space Weather
10 The Sun Amongst the Stars
10.1 Comparisons of the Sun with Other Stars
10.1.1 How Far Away are the Stars?
10.1.2 How Bright are the Stars?
10.1.3 How Luminous are the Stars?
10.1.4 The Temperatures of Stars
10.1.5 The Colors of Stars

10.1.6 The Spectral Sequence
10.1.7 Radius of the Stars
10.1.8 How Massive are the Stars?
10.2 Main-Sequence and Giant Stars
10.2.1 The Hertzsprung–Russell Diagram
10.2.2 The Luminosity Class
10.2.3 Life on the Main Sequence
10.2.4 The Red Giants and Supergiants
10.3 Nuclear Reactions Inside Stars
10.3.1 The Internal Constitution of Stars
10.3.2 Two Ways to Burn Hydrogen in Main-Sequence Stars
10.3.3 Helium Burning in Giant Stars
10.4 Using Star Clusters to Watch How Stars Evolve
10.5 Where did the Chemical Elements Come From?
10.5.1 Advanced Nuclear Burning Stages in Massive Supergiant Stars
10.5.2 Origin of the Material World
10.5.3 The Observed Abundance of the Elements
10.5.4 Synthesis of the Elements Inside Stars
10.5.5 Big-Bang Nucleosynthesis
10.5.6 The First and Second Generation of Stars
10.5.7 Cosmic Implications of the Origin of the Elements

11 The Material Between the Stars
11.1 Gaseous Emission Nebulae
11.2 Solid Dust Particles in Interstellar Space
11.3 Radio Emission from the Milky Way
11.4 Interstellar Hydrogen Atoms
11.5 Interstellar Molecules

12 Formation of the Stars and Their Planets
12.1 How the Solar System Came into Being
12.1.1 The Nebular Hypothesis
12.1.2 Composition of the Planets
12.1.3 Mass and Angular Momentum in the Solar System
12.2 Star Formation
12.2.1 Giant Molecular Clouds
12.2.2 Gravitational Collapse
12.2.3 Triggering Gravitational Collapse
12.2.4 Protostars
12.2.5 Losing Mass and Spin

12.3 Planet-Forming Disks and Planets Around Nearby Stars
12.3.1 The Plurality of Worlds
12.3.2 Proto-Planetary Disks
12.3.3 The First Discoveries of Exoplanets
12.3.4 Hundreds of New Worlds Circling Nearby Stars
12.3.5 Searching for Habitable Planets

13 Stellar End States
13.1 A Range of Destinies
13.2 Planetary Nebulae
13.3 Stars the Size of the Earth
13.3.1 The Discovery of White Dwarf Stars
13.3.2 Unveiling White Dwarf Stars
13.3.3 The High Mass Density of White Dwarf Stars
13.4 The Degenerate Electron Gas
13.4.1 Nuclei Pull a White Dwarf Together as Electrons Support It
13.4.2 Radius and Mass of a White Dwarf
13.5 Exploding Stars
13.5.1 Guest Stars, the Novae
13.5.2 What Makes a Nova Happen?
13.5.3 A Rare and Violent End, the Supernovae
13.5.4 Why do Supernova Explosions Occur?
13.5.5 When a Nearby Star Detonates Its Companion
13.5.6 Stars that Blow Themselves Up
13.5.7 Light of a Billion Suns, SN 1987A
13.5.8 Will the Sun Explode?
13.6 Expanding Stellar Remnants
13.7 Neutron Stars and Pulsars
13.7.1 Neutron Stars
13.7.2 Radio Pulsars from Isolated Neutron Stars
13.7.3 X-ray Pulsars from Neutron Stars in Binary Star Systems
13.8 Stellar Black Holes
13.8.1 Imagining Black Holes
13.8.2 Observing Stellar Black Holes
13.8.3 Describing Black Holes
14 A Larger, Expanding Universe
14.1 The Milky Way
14.1.1 A Fathomless Disk of Stars
14.1.2 The Sun is Not at the Center of Our Stellar System
14.1.3 The Rotating Galactic Disk

14.1.4 Whirling Coils of the Milky Way
14.1.5 A Central Super-Massive Black Hole
14.1.6 Dark Matter Envelops the Milky Way
14.2 The Discovery of Galaxies
14.3 The Galaxies are Moving Away from us and from Each Other
14.4 Galaxies Gather and Stream Together
14.4.1 Clusters of Galaxies
14.4.2 Dark Matter in Clusters of Galaxies
14.4.3 Cosmic Streams
14.4.4 Galaxy Walls and Voids
14.5 Looking Back into Time
14.6 Using Einstein’s General Theory of Relativity to Explain the Expansion

15 Origin, Evolution, and Destiny of the Observable Universe
15.1 Hotter Than Anything Else
15.2 Three Degrees Above Absolute Zero
15.2.1 An Unexpected Source of Noise
15.2.2 Blackbody Spectrum
15.2.3 As Smooth as Silk
15.2.4 Cosmic Ripples
15.3 The Beginning of the Material Universe
15.3.1 The First Three Minutes
15.3.2 Formation of the First Atoms, and the Amount of Invisible Dark Matter
15.3.3 History of the Expanding Universe
15.4 The First Stars and Galaxies
15.4.1 Pulling Primordial Material Together
15.4.2 When Stars Began to Shine
15.5 The Evolution of Galaxies
15.5.1 Active Galactic Nuclei
15.5.2 Super-Massive Black Holes
15.5.3 Gamma-Ray Bursts
15.6 Dark Energy, the Cosmological Constant, and How it All Ends
15.6.1 Discovery of Dark Energy
15.6.2 Using the Cosmological Constant to Describe Dark Energy
15.6.3 When Stars Cease to Shine

 

Autor: Kenneth R. Lang

Tags: Inglês

Astrobiology Strategy

20/09/2022 14:13

Astrobiology research sponsored by NASA focuses on three basic questions: How does life begin and evolve? Does life exist elsewhere in the Universe? How do we search for life in the Universe? Over the past 50 years, astrobiologists have uncovered a myriad of clues to answering these Big Questions.

Since the astrobiology community published its last Astrobiology Roadmap in 2008, research in the field has focused more and more on the link between the “astro” and the “bio” in astrobiology—that is, what makes a planetary body habitable. “Habitability” has become a major buzzword in astrobiology as researchers have learned more about extraterrestrial environments in our Solar System and beyond and deepened their understanding of how and when the early Earth became habitable.

Why is Earth habitable? How, when, and why did it become habitable? Are, or were, any other bodies in our Solar System habitable? Might planets orbiting other stars be habitable? What sorts of stars are most likely to have habitable planets? These are just a few of the questions that astrobiologists are trying to answer today.

In preparing this new science strategy, hundreds of members of the astrobiology community collaborated in an intensive process of defining goals and objectives for astrobiology research moving forward. The community identified six major topics of research in the field today:

  • Identifying abiotic sources of organic compounds
  • Synthesis and function of macromolecules in the origin of life
  • Early life and increasing complexity
  • Co-evolution of life and the physical environment
  • Identifying, exploring, and characterizing environments for habitability and biosignatures
  • Constructing habitable worlds

This 2015 Astrobiology Strategy identifies questions to guide and inspire astrobiology research on each of these topics—in the lab, in the field, and in experiments flown on planetary science missions—over the next decade. The strategy also identifies major ongoing challenges that astrobiologists tackle as they attempt to answer these universal questions.

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Summary

1 IDENTIFYING ABIOTIC SOURCES OF ORGANIC COMPOUNDS 
1.1 Why is This Topic Important?
1.2 What Does This Research Entail?
1.3 Progress in the Last Ten Years
1.4 Areas of Research Within Abiotic Sources of Organic Compounds
I. What Were the Sources, Activities, and Fates of Organic Compounds on the Prebiotic Earth?
II. What is the Role of the Environment in the Production of Organic Molecules?
III. What is the Role of the Environment on the Stability and Accumulation of Organic Molecules?
IV. What Constraints Can the Rock Record Place on the Environments and Abiotic Reactions of the Early Earth?
1.5 Challenges for the Next Ten Years
2 SYNTHESIS AND FUNCTION OF MACROMOLECULES IN THE ORIGIN OF LIFE
2.1 Why is This Topic Important?
2.2 What Does This Research Entail?
2.3 Progress in the Last Ten Years
2.4 Areas of Research within Synthesis and Function of Macromolecules in the Origin of Life
I. Paths to Today’s DNA/RNA/Protein-Dominated World
2.5 Challenges for the Next Ten Years
3 EARLY LIFE AND INCREASING COMPLEXITY 
3.1 Why is This Topic Important?
3.2 What Does This Research Entail?
3.3 Progress in the Last Ten Years
3.4 Areas of Research within Early Life and Increasing Complexity
I. Origin and Dynamics of Evolutionary Processes in Living Systems: Theoretical Considerations
II. Fundamental Innovations in Earliest Life
III. Genomic, Metabolic, and Ecological Attributes of Life at the Root of the Evolutionary Tree (LUCA)
IV. Dynamics of the Subsequent Evolution of Life
V. Common Attributes of Living Systems on Earth
4 CO-EVOLUTION OF LIFE AND THE PHYSICAL ENVIRONMENT 
4.1 Why is This Topic Important?
4.2 What Does This Research Entail?
4.3 Progress in the Last Ten Years
4.4Areas of Research Within Co-Evolution of Life and the Physical Environment
I. How Does the Story of Earth—Its Past, Present, and Future—Inform Us about How the Climates, Atmospheric Compositions, Interiors, and Biospheres of Planets Can Co-Evolve?
II. How Do the Interactions between Life and Its Local Environment Inform Our Understanding of Biological and Geochemical Co-Evolutionary Dynamics?
III. How Does Our Ignorance About Microbial Life on Earth Hinder Our Understanding of the Limits to Life?
4.5 Challenges for the Next Ten Years
5 IDENTIFYING, EXPLORING, AND CHARACTERIZING ENVIRONMENTS FOR HABITABILITY AND BIOSIGNATURES 
5.1 Why is this topic important?
5.2 What does this research entail?
5.3 Progress in the last ten years
5.4 Areas of Research within Identifying, Exploring, and Characterizing Environments for Habitability and Biosignatures
I. How Can We Assess Habitability on Different Scales?
II. How Can We Enhance the Utility of Biosignatures to Search for Life in the Solar System and Beyond?

III. How Can We Identify Habitable Environments and Search for Life within the Solar System?
IV. How Can We Identify Habitable Planets and Search for Life beyond the Solar System
Current Techniques and Strategies for Life Detection
6 CONSTRUCTING HABITABLE WORLDS 
6.1 What makes an environment habitable?
6.2 Why is this topic important?
6.3 What does this research entail?
6.4Progress in the Last Ten Years
6.5 Areas of Research within Constructing Habitable Worlds
I. What are the Fundamental Ingredients and Processes That Define a Habitable Environment?
II. What are the Exogenic Factors in the Formation of a Habitable Planet?
III. What Does Earth Tell Us about General Properties of Habitability (and What is Missing)?
IV. What Are the Processes on Other Types of Planets That Could Create Habitable Niches?
V. How Does Habitability Change Through Time?
6.6 Questions and Challenges for the Next Ten Years
7 CHALLENGES AND OPPORTUNITIES IN ASTROBIOLOGY 
7.1 Where Are We Now?
I. What is Life?
II. How Will We Know When We Have Found Life?
III. Can We Draw the Boundary Between Prebiotic Chemistry and Life?
IV. How Can We Account for “Weird Life” That May Have Alternative Biochemistry or Alternative Habitability Constraints?
V. How Should Astrobiology Approach Perturbations to Planetary Biospheres by
Technological Civilizations on Earth and Elsewhere in the Universe?
VI. How Does Astrobiology Relate to Other Fields, and How Does It Operate in the Context of Those Other Efforts?
7.2 Confronting these Challenges Creates Additional Benefits

Editor-in-chief: Lindsay Hays

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