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Com Ciência

Perspectivas na área de astronomia

Publicado em 11 julho 2007

Por Jacques Lépine

É sempre bom lembrar porque a pesquisa em astronomia é importante, dentro de um contexto de desenvolvimento equilibrado entre as ciências básicas. A astronomia foi o grande motor da física desde os séculos passados até o presente. Por exemplo, as leis da mecânica clássica de Newton não nasceram de experimentos em laboratório, mas da tentativa de explicar as leis de Kepler, que descreviam as órbitas dos planetas. Os primeiros testes da teoria da relatividade de Einstein foram a precessão da órbita de Mercúrio e o desvio da luz de estrelas ao passar próximo ao Sol. A lista de contribuições da astronomia à ciência básica é longa, passando por desenvolvimentos da mecânica quântica e da física de plasmas, e pelo estudo da fusão nuclear, fonte de energia das estrelas que gostaríamos de dominar. Recentemente ainda, o mistério dos neutrinos solares, que era o fato de se detectar na Terra um fluxo de neutrinos inferior ao previsto pela teoria das reações nucleares no interior do Sol, foi resolvido de maneira satisfatória. Confirmou-se que existiam três tipos de neutrinos, e que estas partículas têm a capacidade de passar de um tipo para outro. Os tópicos que estão na fronteira da física, como energia do vácuo, a existência de determinadas partículas elementares, a massa dos neutrinos, estão diretamente relacionadas com os modelos cosmológicos.

O contexto internacional deve ser visualizado para um melhor entendimento das perspectivas da astronomia no Brasil. A astronomia ganhou enorme impulso nas últimas duas ou três décadas, como conseqüência de investimentos da ordem de bilhões de dólares para cada grande projeto, tais como o Telescópio Hubble, os quatro telescópios de 8m de diâmetro que constituem o VLT (Very Large Telescope, instalado pelos europeus no norte do Chile), os dois telescópios Gemini, e o grande interferômetro milimétrico Alma que voltaremos a mencionar. Investimentos um pouco menores foram consumidos por satélites para observação de raios X (Rosat, Asca, BeppoSAX, Chandra, XMM-Newton, etc.), de infravermelhos (Iras, ISO, etc) e outros. Não devemos nos deter sobre as missões espaciais em direção aos planetas do sistema solar, que não são projetos de pura astronomia.

Não há sinal de que esses investimentos estejam arrefecendo. Muitos projetos se encontram na prancheta ou em fase inicial; vamos apenas enumerar alguns. Por exemplo, a missão Lisa, cujo objetivo é detectar ondas gravitacionais, consiste num conjunto de três espaçonaves dispostas na forma de um triângulo eqüilateral, com distâncias de 5 milhões de km, capazes de medir deslocamentos relativos da ordem de 10 picômetros (unidade igual a 10-12 m). O Observatório Herschel, destinado a espectroscopia no infravermelho distante, está previsto para ser lançado em 2007. A missão Planck deverá mapear a radiação cósmica de fundo com sensibilidade sem precedentes. O James Webb Space Telescope (JWST), otimizado para o infravermelho, será o sucessor do telescópio espacial Hubble, com espelho primário de 6,5 m. A missão Gaia, com finalidade astrométrica , deverá realizar um censo profundo da Galáxia.

Em termos de instrumentos no solo, mencionaremos dois gigantes, o GT e o SKA, que ilustram a ambição cada vez maior dos projetos. O Giant Telescope de 30 m está sendo projetado pelo California Institute of Tecnology, em colaboração com uma associação de universidades. Fazendo uso de óptica ativa (compensação das deformações do espelho principal) e adaptativa (compensação das distorções introduzidas pela turbulência atmosférica) ele terá uma resolução angular 12 vezes melhor que a do telescópio espacial Hubble, além da sensibilidade proporcional à área. O GT poderá entrar em funcionamento em 2012. Do lado radioastronômico, atualmente o maior investimento é o Alma - Atacama Large millimetric Array, em construção a 5000 m de altitude, no Chile, composto de 64 antenas de 12m de diâmetro. Como o Alma tem por objetivo observar em ondas milimétricas e sub-milimétricas (centenas de GHz), as baixas frequências ficaram desguarnecidas. Surgiu naturalmente um projeto complementar, o SKA, Square Kilometer Array, com área coletora total de 1 km² , para a faixa de freqüência de 150 MHz até 22 GHz. O SKA será construído pelo maior consórcio internacional já estabelecido para astronomia. Terá 4200 antenas de 12m.

Os resultados científicos esperados para o próximo decênio são muitos e extremamente diversificados. Abrangem desde a descoberta de planetas com condições para vida, a observação da formação das primeiras galáxias, a natureza dos “gama-ray bursts” , a identificação da origem dos raios cósmicos de altíssima energia, e a observação de ondas gravitacionais. Mas principalmente, serão feitas as reais descobertas, aquelas que não são esperadas.

Ao abordar agora a astronomia nacional, vamos primeiro quantificar os recursos humanos. A Sociedade Astronômica Brasileira (SAB) conta com 520 membros, sendo 320 doutores. As reuniões anuais da SAB, muito dinâmicas, contam tipicamente com 300 participantes. As principais instituições que realizam pesquisa são o IAG-USP (Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP), os órgãos do governo federal (MCT): ON, Inpe, LNA, universidades federais (do norte para o sul, UFRN, UFMG, UFRJ, UFSC, UFRGS), uma universidade estadual em Ilhéus, e universidades privadas (Mackenzie, Unicsul, Universidade do Vale do Paraíba). Essas duas últimas são recentes na área, tendo seus cursos de pós-graduação em astronomia sido aprovados pela Capes em 2007. O fato de universidades privadas se envolverem com astronomia demonstra que existe uma nova percepção a respeito desta área. Fora dos grupos maiores, existem pequenos grupos ou mesmo astrônomos isolados.

A produção científica em termos de artigos, e a formação de mestres e doutores, tem crescido de forma regular, elevando o ranking internacional do Brasil. A realização no país de cerca de uma dezena de simpósios internacionais com a chancela da União Astronômica Internacional (IAU) nesta última década, assim como a programação da próxima Assembléia Geral da IAU (evento que reúne cerca de 3000 astrônomos) para o Rio de Janeiro em 2009, são ao mesmo tempo causa e conseqüência de nossa maior inserção e visibilidade.

Frente à evolução da astronomia mundial em torno de grandes investimentos, como se situa o Brasil? Parece evidente que há pouco espaço para pequenos projetos nacionais, e que a inserção em grandes colaborações internacionais é o melhor caminho para se manter competitivo.

Nosso país acaba de dar um grande passo, com a inauguração em 2004 do telescópio Soar, de 4,1m de diâmetro, no Cerro Pachón, Chile. Temos direito a 31% do tempo de observação, um tempo considerável, tendo em vista a eficiência do instrumento. Os parceiros no Soar são a Universidade de Carolina do Norte, a Universidade Estadual de Michigan e o Observatório Nacional dos EUA (Noao). O telescópio possui óptica ativa (atuadores no espelho principal) e um primeiro estágio de óptica adaptativa para correção de flutuações atmosféricas, que é o movimento tip-tilt do refletor secundário. Ele oferece poucos instrumentos no momento, pois sua instrumentação ainda não está completa. A parte brasileira do tempo é administrada pelo Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA), que funciona a contento, sem personalismos e sempre ouvindo a comunidade.

Outro investimento de grande importância é a participação brasileira no Gemini. Mesmo tendo 2,5% do tempo apenas, como são dois telescópios, Gemini Norte e Gemini Sul, isto representa cerca de 15 noites. Os astrônomos brasileiros estão fazendo bom uso do tempo Gemini, com número de publicações maior que o dos parceiros internacionais, em termos relativos ao tempo disponível. O fato de qualquer astrônomo brasileiro ter acesso ao Gemini e ao Soar constitui um grande incentivo para os pequenos grupos de pesquisa.

Existem outras colaborações internacionais bem sucedidas com participação brasileira. O projeto internacional Auger, que visa observar chuveiros de raios cósmicos produzidos pela chegada de partículas de altíssima energia que incidem na atmosfera terrestre, com uma rede de detectores cobrindo uma grande área na Argentina, está colhendo seus primeiros resultados. A participação brasileira é liderada por um pesquisador da Unicamp. Talvez o projeto não deva ser classificado como de pura astronomia, mas tem forte vinculação com a área.

O Satélite francês Corot, que conta com participação brasileira coordenada por pesquisador do IAG, foi lançado em dezembro de 2006 por um foguete russo Soyuz. O sinal do satélite é recebido em parte pela estação rastreadora de Alcântara (MA). A missão do satélite é estudar sismologia estelar (estudo das vibrações de estrelas) que permite analisar a estrutura interna das mesmas. Outro objetivo é detectar planetas fora do sistema solar.

O Brasil está dando seus primeiros passos na área de astronomia espacial. Foi lançado com sucesso, em 2004, o experimento em balão Masco, do Inpe, com detector imageador de raios X. A experiência obtida com o Masco, antes mesmo de seu lançamento, deu origem a um projeto de satélite liderado pelo Inpe, o Monitor e Imageador de Raios-X, Mirax, projeto em colaboração com vários centros do exterior.

Na área de radioastronomia, os projetos de interferômetro solar BDA (Brazilian Decimetric Array), desenvolvido pelo Inpe em Cachoeira Paulista, com forte apoio da Índia, e o telescópio solar submilimetrico instalado pelo Craam (Mackenzie) em El Leoncito, na Argentina, e o experimento GEM, também do Inpe, que realiza um mapeamento da radiação da Galáxia em diversas freqüências, são exemplos de interações internacionais.

Nossa descrição dos projetos em execução parece indicar que tudo está no melhor dos mundos. No entanto as dificuldades existem. O aspecto com o qual não devemos ter preocupação é a qualidade e criatividade de nossos cientistas. As reuniões anuais da Sociedade Astronômica Brasileira demonstram a existência de inúmeras iniciativas. No entanto essa criatividade se encontra frustrada pela falta de oportunidade para os jovens. Alguns institutos, como o IAG por exemplo, vêem seus quadros envelhecerem, podendo se passar uma década sem uma nova contratação. Os jovens doutores são, portanto, forçados a migrar para pequenos grupos, onde passam parte do tempo construindo a infra-estrutura, e batalhando para instalar uma cultura de pesquisa, em lugares onde muitos acham que professor tem que dar aula e nada mais.

Outro problema é que não há no país uma instância representativa junto ao governo que “pense” nos rumos da ciência. A Sociedade Astronômica Brasileira promove debates, mas não tem poder de decisão. Existe uma distância enorme entre os responsáveis por projetos e o governo, ou mesmo entre pesquisadores e agências financiadoras. Os cientistas normalmente não têm vocação para fazer lobby junto ao governo. Tomam iniciativas, assumem responsabilidades a nível nacional e internacional e conseguem auxílios pontuais de agências de fomento. No entanto, trocas de governo ou de prioridades em agências de fomento podem pôr tudo a perder. Por exemplo, a decisão da Fapesp, há poucos anos, de suspender qualquer importação por um prazo de mais de um ano teve forte impacto negativo no desenvolvimento do instrumento Soar Integral Field Spectrograph (Sifs), em construção, para o telescópio Soar. Tudo aconteceu sem qualquer diálogo. Como outro exemplo, o Brasil foi candidato a hospedar o maior projeto de radiotelescópio da atualidade, o SKA. Provavelmente ninguém no governo federal tomou conhecimento do que esse projeto representaria realmente. Seria útil que o ministro de Ciência e Tecnologia, e também os diretores científicos de agências financiadoras, estabeleçam o hábito de receber uma vez por ano uma delegação de representantes de cada área de ciência. Lançar um projeto de um pequeno satélite astronômico, por exemplo, é uma operação mais fácil do ponto de vista técnico do que do político.

Após o sucesso do envolvimento no Soar e no Gemini, parece ter havido uma “parada” nos projetos novos. No entanto, esses dois projetos representam uma participação modesta em consórcios internacionais, e novas parcerias deveriam ser procuradas. Já se passou uma década desde que as decisões referentes a esses projetos foram tomadas.

Por outro lado, existe uma assimetria entre o desenvolvimento da astronomia óptica e da radioastronomia. Esta última, embora tenha à disposição o radiotelescópio de 13.7 m em Atibaia, oferecido pelo Inpe ao uso pela comunidade, não conta com uma facilidade no estilo de um laboratório nacional, como acontece com o LNA para a astronomia óptica. O radiotelescópio é bastante antigo, e o Brasil não participa de projetos internacionais de radioastronomia, com distribuição de tempo por um comitê nacional. Seria oportuno o país ingressar como sócio no projeto SKA, para garantir um melhor acesso futuro a um instrumento muito competitivo.

Finalmente, a construção de instrumentos para a astronomia é uma conseqüência natural do envolvimento nos projetos Soar e Gemini, com benefício esperado para o desenvolvimento tecnológico. Embora a construção de instrumentos tenha feito progressos consideráveis com o Sifs e com o Estelles (espectrógrafo de alta resolução, em fase inicial), ambos projetos inovadores pela tecnologia envolvida, avaliados e aprovados por comitês internacionais, percebe-se que muitas dificuldades emperram seu desenvolvimento. Em particular, a falta de equipe técnica de apoio que seja estável.

Jacques Lépine é professor do Departamento de Astronomia, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP).