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21 de junho de 2017

Portal científico que permite acesso aos dados do DES é avaliado pela colaboração

No dia 9 de junho foi realizada no Fermilab mais uma revisão por um painel internacional do portal científico desenvolvido por tecnologistas e cientistas afiliados ao LIneA. Foi também a primeira avaliação da Interface de Distribuição de Dados (Data Release Interface, DRI) do levantamento DES, que faz parte desse portal. Durante a avaliação, que durou o dia todo, foram apresentadas algumas das facilidades desta ferramenta, a qual permitirá, entre outras coisas, produzir catálogos focados em casos científicos, fazer buscas no banco de dados do levantamento DES, e avaliar suas imagens (Figura 1).

Em Dezembro será liberado o primeiro lote de dados do levantamento DES para a comunidade astronômica e para o público em geral. Esse lote contém os resultados dos 3 primeiros anos do levantamento, de 2013 a 2015, e complementa o lançamento de dados do período de Verificação Científica, em 2012.

O desenvolvimento desta ferramenta faz parte da contrapartida em trabalho feita no Brasil e serve para abater custos da participação de pesquisadores brasileiros nesta colaboração internacional. O LIneA e o INCT do e-Universo apoiam astrônomos brasileiros que participam deste projeto científico.

Parte do time brasileiro participou da revisão presencialmente no Fermilab (Figura 2) e outra parte remotamente.

Figura 1 – Interface de acesso às imagens do Dark Energy Survey feita pelo LIneA. Crédito da imagem: Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia.
Figura 2 – Participantes presenciais da reunião. Da esquerda para a direita no sentido horário: Luiz da Costa, Marcio Maia, Rogério Rosenfeld, Angelo Fausti Neto, Scott Dodelson, Brian Yanny, Alex Drlica-Wagner, Huan Lin, Liz Buckley-Geer, Josh Frieman, Richard Kron, e Aurelio Carnero. Remotamente pelo Brasil participaram: Julia Gschwend e Ricardo Ogando. Crédito da imagem: Ricardo Ogando.



12 de junho de 2017

Tapando buracos no céu

Levantamentos astronômicos que demandam períodos longos de observação (vários anos) sofrem com a dificuldade de obter dados com qualidade homogênea em grandes áreas do céu. Às vezes podemos até ser impedidos de coletar dados por algum período. O Dark Energy Survey, que inicia em breve sua quinta temporada de observações não está livre deste problema. Diversas causas podem afetar a continuidade das observações. Entre elas podemos mencionar condições atmosféricas adversas (El Niño, La Niña, tempestades de neve, céu encoberto) ou até mesmo problemas instrumentais.

O telescópio Blanco de 4 m do Cerro Tololo Inter-American Observatory tem nos últimos 4 anos observado a mesma região do céu em que é feito o levantamento DES. Isto permite combinar imagens reduzindo o ruído do céu e assim, detectar objetos mais fracos. Como o cronograma das observações é bastante apertado, no caso de algum impedimento de se observar alguma região, ficamos com um “buraco no céu”. Felizmente o levantamento DES tem um software sofisticado para “agendar” a região a ser observada em uma dada noite, o que ajuda a tarefa de “recapeamento” destes buracos.

Um exemplo de “buraco” no céu pode ser visto na Figura 1, que nos apresenta imagens de uma mesma região do céu resultante da combinação de imagens obtidas ao longo de várias épocas.

O LIneA e o INCT do e-Universo apoiam participantes brasileiros do levantamento DES. Além disso, um time de tecnologistas desenvolve aplicativos para auxiliar na análise científica. Uma destas ferramentas, é a que estamos usando para mostrar observações combinadas referentes a duas épocas que dados foram liberados para participantes da colaboração DES.

Figura 1 – Imagens de região do céu após a combinação de dados ao fim do primeiro ano de observações (à esquerda) e ao fim do terceiro ano (à direita). Com o passar do tempo é possível remover os “buracos” no céu. Estas imagens são o resultado da combinação de 3 dos 5 filtros observados pelo DES. Às vezes, alguma região não pode ser observada com algum(ns) filtro(s). Isto deixa como resultado o balanço de cores desequilibrado em partes da imagem, e acabam adquirindo tons mais esverdeados (neste exemplo). Para saber como estas imagens coloridas são construídas veja a notícia. Crédito da imagem: Dark Energy Survey.



07 de junho de 2017

O quão profundo é o céu?

Há quarenta anos atrás, os Bee Gees estouravam o sucesso How Deep Is Your Love, ou em bom português O Quão Profundo é Seu Amor, parte da trilha sonora do filme Embalos de Sábado a Noite (Saturday Night Fever), onde Tony Manero, o personagem principal vivido por John Travolta, passava os sábados à noite sob o pisca-pisca das luzes da discoteca 2001 Odissey.

Apreciadores do céu noturno buscam uma outra “odisseia no espaço”. Sob o pisca-pisca de estrelas em lugares remotos, longe da poluição luminosa das cidades, se perguntam: O Quão Profundo é o Céu?

Cientistas interessados em galáxias distantes também se fazem essa mesma pergunta, mas precisam primeiro quantificar essa noção de “profundidade” do céu. Em um levantamento astronômico como o Dark Energy Survey (DES), a “profundidade”, medida pelo brilho dos objetos mais fracos que conseguimos detectar em uma imagem, é afetada principalmente por condições atmosféricas, como o brilho do céu e o chamado seeing.

Em um lugar distante das luzes da cidade, como o observatório de Cerro Tololo (Chile), onde o DES faz suas observações, a Lua (quando aparece) é a responsável por boa parte do brilho do céu. Nem sempre é possível fugir de seu brilho, especialmente quando está Cheia, e obter um céu escuro como na Figura 1. Quando não há Lua, podemos observar objetos mais fracos, o que é fundamental quando os alvos são galáxias distantes.

Outro fator que contribui para dificultar a detecção de objetos fracos é o seeing. Este efeito está ligado à turbulência da atmosfera – que também é responsável pelo pisca-pisca das estrelas – produzindo um espalhamento dos fótons chegando ao detector. Isto diminui a concentração do sinal do objeto observado, tornando a imagem mais “borrada” (Veja Figura 2).

Como não conseguimos controlar essas condições, a “profundidade” pode variar ao longo das muitas noites de observação do levantamento. É fundamental entender como essa “profundidade” varia espacialmente no momento de se fazer análises científicas. Por exemplo, ao estudar o grau de aglomeração de galáxias, que é uma consequência direta da competição entre gravidade e energia escura, precisamos verificar se uma região tem mais galáxias por que é mais profunda, e assim vemos mais delas, ou se é realmente uma região de maior concentração intrínseca de galáxias. Para entender isso, os cientistas do DES constroem mapas de “profundidade” como visto na Figura 3.

O LIneA e o INCT do e-Universo apoiam participantes brasileiros do levantamento DES. Através de um Portal Científico desenvolvido pelos brasileiros, entre outras facilidades, preparam-se “mapas de efeitos sistemáticos” que podem afetar as análises científicas. Recentemente, o Dr. Ricardo Ogando, membro da equipe, fez estágio no SLAC National Accelerator Laboratory para se inteirar da tecnologia de criação de alguns destes mapas com o Dr. Eli Rykoff, deste instituto, cujos elementos foram apresentados em Assessing Galaxy Limiting Magnitudes in Large Optical Surveys(Medindo a Magnitude Limite de Galáxias em Grandes Levantamentos Ópticos). Esses mapas podem ser gerados no LIneA e posteriormente distribuídos para a colaboração DES.

Figura 1 – A cúpula do telescópio Blanco usado pelo DES em Cerro Tololo emoldurado pelo belo céu em uma noite escura. Crédito da imagem: Reidar Hahn, Fermilab
Figura 2 – Como a qualidade de uma imagem de uma mesma região do céu varia com o seeing. Compare a imagem feita com seeing elevado (esquerda) onde as estrelas praticamente desaparecem, com a de seeing baixo (direita) onde conseguimos ver mais estrelas. Crédito: Stony Ridge Observatory
Figura 3 – Mapa de profundidade de uma região do período de Verificação Científica do DES. A escala mostrada na figura é dada em magnitudes (uma unidade de intensidade de brilho usada em astronomia). Quanto maior o número, mais fracos são os objetos que podem ser detectados (representados no mapa pela cor amarelada). Em regiões que foram mais afetadas pelos efeitos descritos no texto, só os objetos mais brilhantes podem ser detectados (localizados em regiões de cor azul). Crédito da imagem: Dark Energy Survey.

 




01 de junho de 2017

Além da matéria escura e energia escura

Grandes levantamentos astronômicos como, por exemplo, o Dark Energy Survey (DES), o Sloan Digital Sky Survey – IV (SDSS), e o Large Synoptic Survey Telescope (LSST), têm como objetivo principal a caracterização da energia escura e da matéria escura, dois notórios desconhecidos. A matéria escura contribuiu para a formação dos primeiros bolsões de matéria que mais tarde atrairiam a matéria ordinária (chamada de bariônica), resultando na formação das galáxias e demais estruturas do Universo. À energia escura atribui-se a causa do Universo se expandir de forma acelerada. Para examinar estas questões de natureza cosmológica, levantamentos profundos e de grande área do céu se fazem necessários. Estes levantamentos fotométricos, por outro lado, permitem estudos em áreas da astronomia tão distintas como as do Sistema Solar, da arqueologia e descoberta de satélites da Via Láctea, e até de como as galáxias evoluem. É sobre esta última que comentaremos a seguir.

As galáxias apresentam uma diversidade enorme em suas formas ( veja uma galeria delas), de seus brilhos intrínsecos, de tamanhos, e de como interagem com companheiras (ou não). Esta ilhas gigantes do Universo são constituídas por gás, poeira, estrelas, e matéria escura. Ao longo da história do Universo, as galáxias “evoluem” de diversas formas. Por exemplo, uma galáxia pode sofrer colisão ou captura por uma companheira (ver Figura 1) e ter sua forma alterada. Outra forma de evoluírem é através do uso do gás e poeira que possuam para formar novas estrelas. As galáxias podem estar aglomeradas em maior ou menor grau, habitando regiões em que não tenham companheiras próximas até aquelas que estão em interiores de aglomerados de galáxias muito ricos (ver Figura 2). Processos físicos distintos em cada local farão as galáxias evoluírem de maneira diferenciada.

Tomando o levantamento DES como provedor de dados, tentaremos responder algumas questões, entre elas: Como varia a quantidade de galáxias ao longo da escala cósmica ? Como se comporta a taxa de formação de estrelas ao longo deste longo período de tempo ? Qual é o comportamento da distribuição de brilho intrínseco destes objetos ao longo da história do Universo ? Como se aglomeram as galáxias e como se deu o crescimento das maiores estruturas gravitacionalmente ligadas do Universo – os aglomerados de galáxias ? Quanto material pode conter um aglomerado de galáxias? Como os aglomerados de galáxias evoluem ao longo do tempo ?

Para respondermos estas questões, precisamos de um conjunto de dados cobrindo uma grande área do céu e que detecte objetos que estejam muito distantes. Levantamentos como o DES são adequados para isso. Primeiro porque inspecionam uma grande região do espaço, ajudando a caracterizar mais precisamente as propriedades dos objetos estudados. Segundo, por constituírem uma amostra estatisticamente significativa, ao contrário de levantamentos de regiões pequenas ou pouco profundas, que sofrem com a falta de representatividade das propriedades do cosmos. Um parcela dos participantes do levantamento DES vem trabalhando em ferramentas de análise e examinando questões a serem respondidas. Ao final dos cinco anos, o tempo que deve durar a execução do levantamento, teremos profundidade e área do céu suficientes para respondermos algumas destas questões. E como costuma acontecer, novas perguntas surgirão.

O LIneA e o INCT do e-Universo apoiam participantes brasileiros do levantamento DES. Um dos grupos de trabalho científico se dedica a estudos sobre a evolução de galáxias. Assim, esperamos num futuro próximo trazer algumas respostas sobre as indagações acima. Esta matéria foi escrita pelo Dr. Marcio Maia (Observatório Nacional & LIneA) participante do levantamento DES e do grupo de trabalho científico sobre Evolução de Galáxias.

Figura 1 – Grupo de galáxias em forte interação gravitacional. Podemos perceber em algumas delas braços espirais distorcidos. Crédito da imagem: Dark Energy Survey.
Figura 2 – Aglomerado de galáxias observado com a DECam para o levantamento DES. Crédito da imagem: Dark Energy Survey.



29 de maio de 2017

Desvendando o Sistema Solar profundo com o Gaia e grandes levantamentos

Ocorreu, em Abril de 2017, o Simpósio 330 da IAU: Astronomy and Astrophysics in the Gaia Sky (Astronomia e Astrofísica no Céu do Gaia). A missão espacial Gaia tem como objetivo criar um mapa tridimensional da Via Láctea sem precedentes, oferecendo, entre outras coisas, posições extremamente precisas e a fotometria para mais de 1 bilhão de objetos distribuídos por toda a esfera celeste.

O pesquisador do Observatório Nacional e do LIneA e também membro do INCT do e-Universo, Julio Camargo, participou desse simpósio e apresentou o trabalho “Astrometria do Sistema Solar, Gaia, e os grandes levantamentos – um grande passo à frente para ocultações estelares por pequenos corpos distantes no sistema solar”, mostrando a sinergia entre os resultados dessa missão espacial e levantamentos em céu profundo como o Large Synoptic Survey Telescope (LSST) para estudos do sistema solar exterior (além da órbita de Netuno). Como resultado dessa sinergia, espera-se obter propriedades físicas para um número de objetos além da órbita de Netuno, em uma quantidade 16 vezes maior que o número atualmente conhecido! Testes feitos com imagens oriundas do levantamento Dark Energy Survey (DES), e apresentados no Simpósio, apontaram para um cenário bastante promissor quando o LSST entrar em operação de ciência (2021-2022).

Um tal estudo envolve a mineração e tratamento de quantidades muito grandes de dados (big data). Com o suporte do LIneA tanto para o uso de computadores potentes como também para soluções em big data, códigos estão sendo criados e concatenados de forma a executar automaticamente a maior parte das tarefas envolvidas nesse trabalho.

Para saber mais: http://www.linea.gov.br/010-ciencia/1-projetos/6-tno/

Figura 1 – Painel apresentado na reunião Astronomy and Astrophysics in the Gaia Sky. Crédito da imagem: Julio Camargo.
Figura 2 – Jantar formal dos participantes do simpósio no hotel Negresco. Julio está em companhia de colegas do Observatório de Paris. Crédito da imagem: Bruno Sicardy (Obs. de Paris-Meudon).



Equipe de TI do LIneA faz atualizações em equipamento do levantamento APOGEE-2

A segunda etapa do Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment (APOGEE-2), que estuda os “registros arqueológicos” em centenas de milhares de estrelas da Via Láctea para entender sua formação e evolução, recentemente iniciou os primeiros testes do seu espectrógrafo instalado no telescópio duPont, do Observatório de Las Campanas, no Chile.

Há pouco mais de um ano, o LIneA realizou a instalação dos servidores e dos sistemas de aquisição (ver Figura 1) que dão suporte a este projeto. Ao longo desse período, foram mais de oitenta pedidos de atendimento de suporte realizados remotamente para o time de astrônomos de Las Campanas. Os pedidos foram desde da instalação de novos softwares, como bibliotecas científicas, à configuração de equipamentos. No mês de março, os tecnologistas do LIneA, Carlos Adean e Mauro Machado (ver Figura 2), cumpriram um cronograma com mais de 65 tarefas ao longo de uma semana para adequarem os equipamentos aos novos requisitos de segurança de rede além de atualização de sistemas operacionais.

Esta atividade é uma das contrapartidas feitas pelo LIneA para abater o custo de participação de astrônomos brasileiros no levantamento SDSS-IV. No momento o projeto APOGEE-2 encontra-se em fase de aquisição de dados de regiões do céu do Hemisfério Sul.

Figura 1 – Equipamentos de rede e sistemas operacionais do espectrógrafo do levantamento APOGEE-2 do SDSS-IV. Crédito da imagem: M. Machado.
Figura 2 – Carlos Adean (à esquerda) e Mauro Machado (à direita) fazendo a configuração de switches e máquinas virtuais provedoras de vários serviços necessários ao andamento do projeto APOGEE-2. Crédito da imagem: M. Machado.

 




26 de maio de 2017

Inauguração do INCT do e-Universo

A era digital transformou, em bits, os fótons que chegam de estrelas e galáxias distantes aos detectores em telescópios. Grandes levantamentos, como o Sloan Digital Sky Survey e Dark Energy Survey, varrem o céu com câmeras potentes produzindo uma torrente de dados que alcança vários Petabytes (1 Petabyte = 1 milhão de Gigabytes) e que precisa ser armazenada e analisada por cientistas espalhados pelo mundo. Esta situação vai se intensificar ainda mais com a entrada em operação do Large Synoptic Survey Telescope.

Este tipo de atividade na era de Big Data requer uma infraestrutura que possibilite a transferência, armazenamento, e processamento de grandes volumes de dados. Para apoiar participantes brasileiros destes grandes levantamentos, foi aprovada a criação do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do e-Universo, após chamada pública promovida por MCTI/CNPq/CAPES/FAPs. Embora as atividades deste instituto tenham se iniciado em janeiro, a inauguração formal do instituto deu-se dia 19 de maio no Observatório Nacional com participação presencial e remota de seus integrantes. O evento contou com a presença do coordenador do instituto – Luiz Nicolaci da Costa (ON), e de seu vice-coordenador – Rogério Rosenfeld (IFT-UNESP).

Na ocasião, o coordenador apresentou um resumo das atividades desenvolvidas até o momento e planos para os próximos semestres.

Figura – Plenária da inauguração do INCT do e-Universo com o coordenador fazendo explanação das atividades e expectativas. Crédito da imagem: Ricardo Ogando.



24 de maio de 2017

Grupo de pesquisa brasileiro inicia atividades no LSST

O Large Synoptic Survey Telescope (LSST) é um projeto revolucionário que a partir de 2021 vai mudar nossa maneira de ver o Universo. O LSST vai fazer imagens de mais da metade do céu a partir de um telescópio de 8.4m de diâmetro localizado no Chile. As imagens serão feitas em 6 bandas fotométricas, do ultravioleta ao infravermelho próximo, com cadência de alguns dias para cada apontamento no céu, o que vai permitir produzir um filme em alta definição do céu durante os 10 anos de observação. Os principais objetivos científicos do LSST são:

  • Entender as misteriosas Matéria Escura e Energia Escura.
  • Identificar asteroides perigosos para a Terra e estudar as profundezas do Sistema Solar.
  • Observar o céu transiente, identificando estrelas variáveis e supernovas.
  • Estudar a formação e caracterizar a estrutura da Via-Láctea.

Participar desse projeto significa estar atuando na fronteira do conhecimento, tanto em astrofísica, como em ciência de dados. O Grupo de Participação Brasileira (Brazilian Participation Group, BPG) no LSST foi selecionado por um Comitê de Seleção através de uma chamada feita à comunidade pelo Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA) e o Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA), promotores da criação do grupo. O trabalho da comissão resultou na escolha de 5 pesquisadores seniores e mais 18, a eles associados.

Na quarta-feira, 17/5/2017, foi realizada sua reunião inaugural, onde o coordenador do LIneA, Luiz Nicolaci da Costa, apresentou as diretrizes básicas de funcionamento do grupo, os seus objetivos, as ferramentas à disposição, bem como a filosofia de atuação. O BPG-LSST tem duração prevista de 5 anos e dentre os seus principais desafios, estão os de levantar e estimular o interesse da comunidade científica brasileira pelo LSST, manter a comunidade a par da evolução do projeto e contribuir para a construção de um Centro de Dados nacional para armazenar dados e códigos de análise de interesse da comunidade, com o apoio do LIneA e supervisão de uma Comissão de Acompanhamento.

Devido à natureza geograficamente descentralizada do grupo, a reunião inaugural foi realizada com recurso de trabalho colaborativo à distância, através de ambiente virtual de comunicação e apresentação de trabalhos por computador. Assim vêm sendo levadas a cabo as colaborações de outros grupos científicos organizados e apoiados pelo LIneA. A figura abaixo mostra uma tomada instantânea de um dos slides da apresentação sobre o projeto.

Figura 1



22 de maio de 2017

100 anos de constante cosmológica

Em 8 de fevereiro de 1917 o trabalho “Considerações Cosmológicas na Teoria da Relatividade Geral” foi apresentado por Albert Einstein na Academia Prussiana de Ciências. Apenas dois anos antes Einstein havia revolucionado mais uma vez a Física com o desenvolvimento da teoria da Relatividade Geral, que desbancava a teoria da gravitação de Isaac Newton, e que foi confirmada a partir de observações realizadas por duas expedições britânicas durante um eclipse solar em 1919, uma delas em Sobral no Ceará.

Cosmologia é a ciência que estuda o Universo e no manuscrito seminal de 10 páginas, Einstein aplicou sua nova teoria para descrevê-lo. Pouco era conhecido em 1917 e acreditava-se que o Universo compreendia basicamente a Via Láctea e que, descontado o movimento aparente das estrelas, estas eram fixas, estáticas. Einstein mostrou que para descrever um Universo estático era necessário a introdução de um novo termo em suas equações com uma nova constante da Natureza, que ficou conhecida como a constante cosmológica.

Em 1929 o astrônomo norte-americano Edwin Hubble mostrou que o Universo não era estático mas sim que estava em expansão. Assim, a constante cosmológica perdeu seu sentido e já em 1931 o próprio Einstein a descartou. De fato, aparentemente Einstein considerou a introdução da constante cosmológica seu maior erro. Será que foi?

A gravitação é uma força sempre atrativa e todos os modelos cosmológicos previam uma diminuição da taxa de expansão do Universo. Uma grande surpresa balançou os alicerces da Cosmologia em 1998 com a descoberta de que a taxa de expansão do Universo está aumentando! Essa descoberta mereceu o prêmio Nobel de Física em 2011. Dá-se o nome de “Energia Escura” para a causa dessa expansão acelerada. A constante cosmológica, com seu efeito anti-gravitacional, representa o modelo mais simples para a Energia Escura. Incrivelmente, em nosso Universo atual podemos dizer que nós, feitos de átomos, somos irrelevantes frente à Energia Escura.

Existem vários experimentos em curso ou planejados, com participação de brasileiros, para estudar a Energia Escura. Entre eles está o Dark Energy Survey, que quando completo terá um catálogo com cerca de 300 milhões de galáxias. Esses experimentos poderão enfim dizer se a constante cosmológica é mesmo a responsável pela Energia Escura. Uma resposta diferente poderá levar a mais uma revolução em nosso conhecimento.

Esta matéria foi escrita pelo Dr. Rogério Rosenfeld (IFT-UNESP), participante do Dark Energy Survey e vice-coordenador do INCT do e-Universo.




09 de maio de 2017

LIneA lança Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do e-Universo

O lançamento do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do e-Universo será realizado no dia 19 de maio, sexta-feira, das 9:00 às 11:00, na sede do Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA) no campus do Observatório Nacional (ON) no Rio de Janeiro (Rua General José Cristino, 77, Vasco da Gama). O evento também será transmitido pela internet. Para participar, é necessário confirmar sua presença enviando e-mail para: inct-office@linea.gov.br. Mais informações: http://www.linea.gov.br.

O INCT do e-Universo trata-se de um Instituto inovador, que fornecerá apoio para a participação de cientistas brasileiros em projetos internacionais de ponta que tem como objetivo a exploração do cosmos através de grandes levantamentos de dados astronômicos, tais como o Sloan Digital Sky Survey, o Dark Energy Survey, o Dark Energy Spectroscopic Instrument e o Large Synoptic Survey Telescope. Na ocasião, o coordenador do LIneA, Luiz Nicolaci da Costa, apresentará as linhas gerais do Instituto e a visão de como seus diversos objetivos serão alcançados.