Research Lines and Projects

Astrofísica de Altas Energias, Extragaláctica e Cosmologia

1A evolução química do Grupo Local: nebulosas planetárias e as regiões HII
A abundância dos elementos pesados e sua variação em escalas cosmológicas, devido à formação estelar, são os vínculos mais importantes para modelos de evoluçao química de galáxias de diferentes tipos. A espectroscopia óptica de objetos com linhas de emissão é essencial para a derivação dessas abundâncias químicas. As regiões HII revelam a composição química atual, que pode ser contrastada com aquela dada pelas PNe que informa sobre a época da formação de suas progenitoras, em um passado distante. Utilizamos telescópios de grande porte (Gemini e VLT) para através de espectroscopia ótica de multi-objeto derivar as abundâncias químicas dos elementos mais abundantes nas galáxias e oferecer vínculos robustos para os modelos.

Responsável: Denise R. Gonçalves
2A evolução de galáxias em aglomerados em interação
Neste projeto nós planejamos investigar evolução de galáxias em aglomerados em interação, previamente selecionados pelo satélite Planck, e também observados pelo observatório Chandra em raios-X. Os aglomerados são bastante luminosos em raios-X (Lx > 10 45 erg/s) e representam aglomerados em interação em diferentes estágios do processo de fusão (não perturbados, com forte interação, e sistemas pós fusão). Além dos dados em raios-X usaremos dados fotométricos da “Dark Energy Camera” (DECam) para aglomerados até z ~ 0.35. Nós seremos capazes de investigar diferentes processos atuando nas distribuições do gás intra-aglomerado, das galáxias e da matéria escura. Este estudo terá grande impacto na investigação das relações morfologia e cor-densidade para galáxias em todos os tipos de ambientes, desde o campo extremo até o centro de aglomerados e as regiões de transição entre eles. Nós iremos amostrar até o “raio de virada” (~4-5xR200) dos aglomerados, além da estrutura em grande escala em torno destes sistemas, e os filamentos entre aglomerados interagentes. No Universo local (z < 0.1) temos um subconjunto de sistemas em interação com dados fotométricos e espectroscópicos (SDSS).

Responsável: Paulo Lopes
3A formação de galáxias starburst: histórico dos últimos 10 bilhões de anos
O estudo de galáxias em alto redshift é notoriamente difícil, devido às grandes distâncias envolvidas. No entanto, a compreensão de como estas galáxias se formaram é fundamental para o entendimento da evolução do universo, já que a maior parte das estrelas observadas hoje foi criada nestas galáxias distantes. Neste projeto, propomos estudar uma amostra de galáxias em baixo redshift (z~0.2) análogas às galáxias distantes, e que permitem uma análise detalhada dos processos físicos presentes em tais objetos. Este é um projeto fundamentalmente observacional, utilizando alguns dos observatórios mais avançados do mundo, como o HST, Keck, Blanco e ALMA, e técnicas avançadas de imageamento, espectroscopia, óptica adaptativa e interferometria, combinando dados em diversos comprimentos de onda com o objetivo de entender o ambiente em que estas galáxias vivem e o seu processo de formação estelar, desde o reservatório de gás até a formação de novas estrelas em regiões mais densas. O objetivo final do projeto é entender mais profundamente os processos que levam às elevadas taxas de formação estelar observadas em galáxias starburst em alto e baixo redshift.

Responsável: Thiago Signorini Gonçalves
4Astropartículas
Estudo de raios cósmicos de altíssima energia (RCAE) com o Observatório Auger. Modelagem e Métodos de análise estatística de dados. Fontes e estudos de anisotropia de RCAEs. Física hadrônica associada a chuveiros amosféricos extensos. Modelagem astrofísica de aceleração de partículas.

Responsável: João R. Torres de Mello Neto
5Calibração de massa de grupos e aglomerados de galáxias
A estimativa de massa de sistemas de galáxias é uma parâmetro chave para estudos cosmológicos baseados na abundância de aglomerados e evolução desta com o tempo cósmico. Estimativas baseadas na distribuição do gás ou das galáxias são muito custosas observacionalmente. Desta forma a calibração de massa com observáveis de baixo custo (como luminosidade em raios-X ou riqueza óptica) são fundamentais. Neste projeto primeiro estimamos a eficiência de dois estimadores de massa baseados na distribuição de galáxias. O primeiro método seleciona membros usando a técnica de shifting-gapper seguido de uma análise do virial. O segundo é o método da cáustica. A eficiência de ambos é verificada com o auxílio de simulações cosmológicas. Também verificamos diferenças entre nossas estimativas de massa e resultados obtidos em raios-X ou por lentes gravitacionais. Estimativas de subestrutura são usadas para avaliar o impacto do estado dinâmico na estimativa de massa e nas relações de escala.

Responsável: Paulo Lopes
6Dark energy survey
Dos temas centrais aos quais o DES (Dark Energy Survey) pretende dar contribuições fundamentais, estamos particularmente interessados em: oscilações a-cústicas de bárions, efeito Sunyaev-Zel’dovich, lenteamento fraco e supernovas.

Responsável: Luiz A. Nicolaci da Costa
7Detecção e análise de dados de supernovas
Estudo de técnicas de detecção de supernovas, classificação e estimação de redshift desses eventos a partir de dados fotométricos, ajuste curvas de luz, estudo de erros sistemáticos e vinculação de parâmetros cosmológicos.

Responsável: Ribamar Reis
8Estruturas estelares em galáxias: barras, aneis and all that jazz
Uma das perguntas mais críticas em Astronomia é como as galáxias se formam e evoluem. Para desenvolver um modelo completo sobre a formação e evolução de galáxias os astrônomos precisam estudar galáxias tanto no universo distante como no universo local. O estudo de galáxias distantes provê uma visão direta dos primeiros estágios de formação das galáxias. Em contrapartida, a caracterização do Universo local nos permite estabelecer a diversidade em propriedades astrofísicas existentes em galáxias. O levantamento intitulado Spitzer Survey of Stellar Structure in Galaxies (S4G), baseado em imagens no infravermelho médio, oferece uma visão única da distribuição em massa estelar numa amostra de >3000 galáxias do universo local. Este é o maior e mais profundo levantamento no infravermelho médio do universo próximo e fornece um conhecimento sem precedentes da distribuição de massa em galáxias. O conjunto de dados S4G representa o ponto final de toda a evolução cosmológica de galáxias: qualquer modelo ou simulação que procure formar galáxias e compreender a evolução destas deve reproduzir o que o levantamento S4G demonstra. O objetivo principal de S4G é criar o inventario referência no univero local da distribuição de estruturas estelares e da massa estelar. Estudamos de forma estatística a presença de barras, anéis, braços espirais, assim como a distribuição de massa estelar nestes.

Responsável: Karín Menéndez-Delmestre
9Evolução de galáxias em pares e tripletos
Neste projeto pretendemos investigar as propriedades de galáxias agrupadas em pares e tripletos selecionados como isolados no Universo local (z < 0.08). Queremos verificar a dependência das propriedades destas galáxias com a massa estelar e o grau de interação delas. Iremos analisar a variação da cor, taxa de formação estelar, concentração e assimetria das galáxias em pares e tripletos. Também compararemos os resultados destas com o de galáxias isoladas, verificando o que é mais relevante para a evolução destas, se a interação com galáxias próximas ou processos seculares. Apesar da amostra de pares e tripletos ser considerada isolada verificaremos se estes objetos estão próximos de regiões de queda de grupos e aglomerados de galáxias. A interação com estes sistemas pode acelerar a evolução das galáxias. Nossa amostra de galáxias isoladas, pares e tripletos foi selecionada por Argudo-Fernández et al. (2015). Nosso trabalho é baseado em dados do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) e do Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Selecionaremos dados espectroscópicos do SDSS e fotométricos dos dois levantamentos (SDSS e WISE).

Responsável: Paulo Lopes
10Galáxias starburst anãs de baixa metalicidade
As galáxias ãnas compactas azuis (ACAs) são uma classe de galáxias anãs ricas em gás e pobres em metais e poeira, numa fase de intensa formação estelar. Ainda não está claro como as estrelas se formam em condições de baixa metalicidade e o meio interestelar (MI) quase primordial das ACAs é um ambiente único para estudar o processo de formação estelar em sistemas quimicamente menos evoluidos. O foco do projeto será usar o levantamento na região conhecida como Stripe 82 para construir uma amostra de ACAs de baixa metalicidade a baixo redshift. Aproveitando a cobertura multi-comprimento de onda da região (do ultravioleta ao rádio) será possível medir os parâmetros globais das galáxias (taxa de formação estelar, massas estelares), determinar as propriedades dos seus MI (conteúdo de gás atômico e poeira, metalicidade) e derivar suas historias de formação estelar. Os catálogos de grupos e aglomerados na região Stripe 82 também serão usados para investigar o tipo de ambiente em que essas galáxias estão evoluindo, para entender o mecanismo que está desencadeando o “starburst”. O conhecimento adquirido destes sistemas locais é essencial para a nossa compreensão das propriedades das galáxias primitivas a altos redshifts.

Responsável: Marco Grossi
11Lentes gravitacionais em cosmologia
As distorções nas imagens causadas pela distribuição de matéria em larga escala podem ser usadas para estudá-la. Nosso projeto de pesquisa consiste em criar ferramentas refinadas para realizar este estudo, com o foco nas distorções causadas nas imagens de velas padrão (como supernovas Ia) e em galáxias distantes. Fazendo uso de grandes simulações numéricas também estudamos as probabilidades de ocorrência de lenteamento fraco e forte em imagens distantes.

Responsável: Miguel Quartin
12Quasares, mecânica estatística e relatividade
Neste projeto aplicamos metodologias de mecânica estatística para fazer previsões da função de luminosidade da amostra de quasares do Sloan Digital Sky Survey. Utilizamos particularmente a entropia estatística e suas propriedades para nossa modelagem. Temos alguns resultados preliminares, e esperamos que com novos dados obtidos pela missão Gaia da ESA, possamos elaborar e verificar melhor o nosso modelo. Além disso, outro objetivo deste projeto é investigar na variabilidade dos quasares o efeito de redshift causado pelo buraco negro de Kerr associado.

Responsável: Aleandre Lyra de Oliveira
13Modelos cosmológicos alternativos
Estudo de viabilidade de modelos cosmológicos alternativos para explicar a aceleração cósmica e estrutura em grande escala: gravitação modificada, modelos inomogêneos e fenomenologia de energia e matéria escura.

Responsável: Ribamar Reis
14Protoaglomerados – a busca de regiões sobre-densas no universe distante
Num universo ΛCDM, as galáxias se formam em locais pré-determinados pelo colapso gravitacional de matéria escura: a matéria escura colapsa primeiro devido à gravidade e cria poços de potencial nos quais a matéria bariônica colapsa ao longo de estruturas filamentares e planares, formando estruturas em grande escala. Estas subsequentemente virializam e podem formar os aglomerados de galáxias que vemos hoje. Estes proto- aglomerados distantes são então laboratórios ideais para investigar a relação entre evolução em galáxias e o ambiente. Estudos no universo local demonstram que as propriedades de galáxias individuais estão intrinsecamente vinculadas à densidade (em numero de galáxias) do ambiente próximo. Um exemplo clássico é a relação morfologia-densidade: a posição preferencial de galáxias elíticas – que evoluem passivamente – nas regiões mais densas ou, equivalentemente a ausência nestas regiões de galáxias espirais em ativa formação estelar. A origem física dessa relação ainda é controversa: a relação se estabelece durante o processo de formação dessas galáxias? Ou há processos ambientais (por exemplo colisões ou remoção de gás) que afetam a evolução interna subsequente das mesmas? Ou ambos? Para entender a origem da relação entre galáxia e ambiente, estudo aglomerados em estágios primitivos, quando condições iniciais provavelmente deram origem a tal relação.

Responsável: Karín Menéndez-Delmestre
15Teoria e análise de dados da radiação cósmica de fundo (RCF)
A RCF (ou CMB, do inglês) é um dos mais importantes observáveis em cosmologia. Os temas de pesquisa atuais são: efeitos devidos à velocidade peculiar do nosso sistema solar (aberração e Doppler); determinação das flutuações primordiais nas maiores escalas; efeitos Sunyaev-Zel’dovich térmico e cinético; análise estatística de anomalias nos dados e suas implicações para a homogeneidade e isotropia do universo.

Responsável: Miguel Quartin
16Teste de modelos cosmológicos com a função de luminosidade
Este projeto tem por objetivo ampliar a abordagem e metodologias desen-volvidas em Ribeiro e Stoeger (2003) para testar modelos cosmológicos usando a con-tagem numérica de fontes cosmológicas contida nos dados da função de luminosida-de (FL) extraídas de catálogos de galáxias recentemente completados. Esta abordagem tem por objetivo conectar a teoria relativística de contagem numérica de fontes cosmológicas com a teoria, prática e dados reais utilizados na determinação da FL. São propostas seis possíveis extensões para testar a consistência entre os parâmetros da FL obtidos de catálogos de galáxias e os modelos cosmológicos padrões que são assumidos ao se obter a FL. Os testes propostos são os seguintes: retirar o modelo cosmológico da FL com o objetivo de obter a contagem numérica diferencial; investigar a interconexão entre evolução, efeitos de seleção e não completeza da amostra em vários modelos cosmológicos na interpretação destes mesmos dados; estudar estes mesmos efeitos em modelos cosmológicos com constante cosmológica diferente de zero; ampliar estas análises para cosmologias diferentes do modelo padrão.

Responsável: Marcelo Byrro Ribeiro
17Surtos de formação estelar no univeso distante
A maior parte da formação estelar no universo local ocorre em espirais "normais": galáxias disco com a maior parte da sua emissão no ultravioleta e no óptico. Galáxias com uma emissão proeminente nas bandas do infravermelho são muito raras localmente. No entanto, as chamadas ULIRGs (do inglês “ultra-luminous infrared galaxies”) são muito abundantes no universo distante. ULIRGs são tipicamente identificadas pela emissão termal gerada pelos grãos de poeira aquecidos pelos fotons UV provenientes das regiões de formação estelar; essa emissão é detetada nas bandas do milimétrico (mm) e sub-mm. O estudo detalhado das galáxias sub-milimétricas (SMGs) revela por um lado morfologias complexas consistentes com fusões de galáxias, e por outro a predominância de núcleos galácticos ativos (AGN). Isso estabelece que a formação de estrelas e o crescimento de buracos negros super-maciços coexistem nesses objetos. Em apenas algumas centenas de milhões de anos uma SMG pode gerar a massa estelar de uma galáxia massuda. Estes resultados sugerem que estas galáxias podem ser as progenitoras das galáxias mais massudas que observamos hoje!

Responsável: Karín Menéndez-Delmestre
18Transformações de galáxias em função do ambiente
Neste projeto usamos regiões extensas em torno de aglomerados de galáxias para investigar as propriedades de galáxias em função do ambiente. Entre estas propriedades, temos morfologia, cor, massa estelar e taxa de formação estelar. Caracterizamos o ambiente pela densidade local de cada galáxia e a distância ao centro do aglomerado mais próximo, além da massa, riqueza e luminosidade em raios-X destes sistemas. Também usamos uma amostra de galáxias de campo, para as quais o ambiente também é traçado pela densidade local. Assim, podemos distinguir efeitos locais de globais na evolução de galáxias. Este trabalho é baseado em dados no Universo local (z < 0.1), disponíveis no óptico (SDSS), raios-X (RASS e Chandra) e no infravermelho (WISE).

Responsável: Paulo A. Lopes

Astrofísica Estelar

1Diagnósticos cromosféricos em estrelas frias
Os fenômenos magneto-hidrodinâmicos, não-térmicos (cromosféricos e coronais) em estrelas frias estão correlacionados com a idade estelar e a história de rotação e perda de momento angular, através da transferência de momento para um vento magnetizado, de modo que a taxa de rotação e de atividade cromosférica decaem monotonicamente com o tempo. Visamos calibrar diversos indicadores cromosféricos espectroscópicos, notoriamente Halfa, as linhas HK do Ca II, e o tripleto infravermelho do Ca II, com a idade estelar isocronal derivada por modelos teóricos, para estrelas da vizinhança solar e de aglomerados, de tipo espectral FGKM. Resultados recentes de nosso grupo mostram que uma análise mais complexa, multidimensional, da relação idade-atividade, envolvendo variáveis como massa, raio e composição química, permitem a obtenção de idades a partir do nível de atividade cromosférica para um amplo intervalo de idades no disco Galáctico, permitindo a datação de sistema muito velhos. Essa ferramenta possui potencial relevante para o estudo da evolução química e dinâmica da Galáxia. Adicionalmente, investigamos os mecanismos pelos quais a forte emissão estelar X-UV e de partículas carregadas, na sua fase jovem e hiperativa de evolução magnética, exerce forte efeito sobre as atmosferas de potenciais planetas habitáveis, especialmente para estrelas de baixa massa da classe K e M. Tais emissões podem remover completamente os voláteis da superfície planetária ou afetar a evolução climática de planetas terrestróides, em última análise influenciando a origem e evolução de vida.

Responsável: Gustavo Porto de Mello
2Estrelas massivas, atmosferas e evolução
Investigamos vários problemas relacionados às atmosferas e evolução de estrelas de alta massa. Utilizamos códigos de transporte radiativo de ponta (e.g., CMFGEN) e modelos evolutivos (MESA) para interpretar dados oriundos de diferentes telescópios espaciais e terrestres (e.g., Hubble, Spitzer, IUE, FUSE, CFHT, etc).

Responsável: Wagner Marcolino
3Estudo mineralógico de grãos presentes em estrelas frias evoluídas: silicato cristalino
Neste projeto nos dedicaremos ao estudo da composição química dos grãos presentes nos envoltórios das gigantes vermelhas, com destaque para os silicatos cristalinos. Tais grãos foram descobertos nos espectros ISO (Infrared Satellite Ob-servatory) de envoltórios de estrelas ricas em oxigênio, ricas em carbono, OH/IR e nebulosas planetárias. Estudo da razão Fe/Mg nos silicatos cristalinos e razões de abundância entre silicatos amorfos/cristalinos. Obtenção de estimativas de taxas de perda de massa ejetada ao meio interestelar.

Responsável: Sílvia Lorenz-Martins
4Gêmeas e análogas solares, e o Projeto SOL: a busca do Sol no tempo
Estrelas gêmeas do Sol possuem temperatura, gravidade superficial, composição química, campos fotosféricos de velocidade, astrosismologia, massa, raio, rotação, idade, luminosidade e atividade cromosférica idênticas às solares. Tais estrelas automaticamente, espera-se, têm espectro idêntico ao solar. Análogas solares, por outro lado, são apenas estrelas com temperatura efetiva, metalicidade e gravidade superficial semelhantes às solares. Espera-se que as análogas solares reproduzam bem a distribuição de fluxo do Sol, mas não seu espectro em detalhe. O Sol ainda é o mais fundamental objeto de calibração da astrofísica estelar, e a conexão de suas propriedades com aquelas das estrelas em geral é um alicerce crucial de todas as observações astrofísicas. Existe grande interesse na identificação de gêmeas do Sol para a resolução de diversos problemas astrofísicos: a situação das propriedades solares dentre as estrelas de tipo solar, tais como composição química, órbita galáctica, atividade magnética, depleção do lítio, posse de um sistema planetário, entre outras, não estão ainda bem estabelecidas. Algumas das possíveis peculiaridades solares poderiam estar relacionadas com detalhes de sua composição química, ou de história evolutiva, no que diz respeito à evolução da atividade magnética e do momento angular. Por outro lado, as análogas solares, obviamente mais numerosas do que as gêmeas, constituem-se em objetos fundamentais de calibração das distribuições absolutas de fluxo estelar, dos sistemas fotométricos e na tarefa de remoção da assinatura espectral solar na observação de espectros de refletância de cometas e asteroides. Objetivamos detectar e investigar, fotométrica e espectroscopicamente, análogas e gêmeas solares, contrastando suas propriedades detalhadas com as solares. Um projeto paralelo visa identificar estrelas que reproduzam a trajetória evolutiva do Sol em diversas etapas evolutivas, passadas e futuras, construindo uma linha de tempo no diagrama HR – o chamado Projeto SOL (Solar Origin and Life). Obteremos seus parâmetros atmosféricos, composição química, estado evolutivo e o grau de atividade cromosférica.

Responsável: Gustavo Porto de Mello
5Química dupla: procura de discos de poeira em objetos estelares evoluídos
Estudo de objetos evoluídos com química dupla, os quais apresentam e-missões simultâneas devido a emissões de compostos ricos em carbono e oxigênio. Tais cenários supõem a presença de discos e, por vezes, sistemas binários. Estudo da forma da distribuição de energia (SED – Spectral Energy Distribution) através de mo-delagem 3D e observações no infravermelho médio e distante.

Responsável: Sílvia Lorenz-Martins
6Variações do diâmetro solar
Muito embora a fonte fundamental de energia solar provenha das reações nucleares que ocorrem na região central do Sol, a qual deve ser estável em escala de milhões de anos, não são de natureza estável os mecanismos que levam aquela ener-gia até a superfície solar. As observações, entre outras, da irradiância integrada ao longo de todo o espectro solar, de heliosismologia e de fotometria, todas elas têm demonstrado variabilidade ao longo do ciclo de 11 anos da atividade solar. Portanto, se a fonte central de energia permanece constante, enquanto que varia a taxa de e-missão de energia a partir da superfície, deve haver um reservatório intermediário, onde energia pudesse ser armazenada ou liberada, segundo os variáveis mecanismos de seu transporte. O campo gravitacional configura um reservatório deste tipo, e sua utilização necessariamente resulta em variações do diâmetro solar. Desta forma, de-terminações precisas do raio do Sol podem fornecer condicionantes e limites para os modelos de variação da irradiância integrada. Nosso grupo tem a mais longa e nu-merosa serie atual de observações do diâmetro solar. Os estudos teóricos buscam de-terminar a região de interesse das variações observadas, modelizar a zona de convec-ção e a granulação solar, e a física que relaciona variações de irradiância e do campo magnético com variações do raio solar em amplitude e latitude. Outra área de estudos abrange o clima espacial e o sistema Sol-Terra. O grupo tem também um importante desenvolvimento instrumental de ultima geração. O grupo participa da Rede Mundial de Monitoramento do Diâmetro Solar (R2S3), do Grupo de Trabalho para Diâmetro, Forma e Irradiância Solares do Instituto Internacional de Estudos Espaciais (ISSI) e do projeto internacional Clima Espacial no Sistema Sol-Terra (CAWSES/SCOSTEP). Outras colaborações permanentes são com o Observatório de Calern (OCA), Universidade de Nice (UN), Universidade de Stanford (US), Observatório de Paris/Meudon (OPM) e o Observatório de Antalya (OA). Esta área de pesquisa é bas-tante abrangente, com vertentes teórica, observacional, instrumental, astronômica e geofísica, fornecendo um ambiente estimulante para estudantes com formação astro-nômica, física, matemática e geofísica.

Responsável: Alexandre Andrei

Astrofísica Galáctica e Meio Interestelar

1Estrelas C: estágio evolutivo e contribuição ao enriquecimento do meio interestelar
Estudo sobre a evolução de estrelas tardias frias que produzem grãos de poeira. Cálculo de modelos para os envoltórios destas estrelas utilizando o método de Monte Carlo para obter a solução do problema da transferência radiativa.

Responsável: Sílvia Lorenz-Martins
2Estrutura e evolução química da Galáxia
Esta pesquisa objetiva investigar a estrutura e a evolução da Galáxia, a-través da análise de propriedades de determinados grupos estelares, tais como gi-gantes vermelhas ou anãs de longa vida. A linha central dessa análise combina o con-teúdo estelar de extensos levantamentos astronômicos recentes, como o catálogo 2MASS e o catálogo de movimentos próprios do USNO, com um modelo de simulação de populações estelares desenvolvido por Rocha-Pinto, capaz de prever metalicidades, distâncias e velocidades para objetos Galácticos numa dada linha de visada.

Participantes: Helio Rocha-Pinto
3Idades e abundâncias estelares
Usamos idades e abundâncias estelares, calculadas tanto através de ob-servações espectroscópicas quanto através de dados fotométricos, para caracterizar a evolução química da Via Láctea.

Responsável: Helio Rocha-Pinto
4Identificação de bandas interestelares difusas e bandas não identificadas no infra-vermelho
As bandas interestelares difusas (DIBs, do inglês Diffuse interstelar bands) são fracas bandas em absorção não identificadas que aparecem na região do ultravioleta (UV), visível (vis) e infra-vermelho próximo (IR). Tais bandas são observadas nas linhas devisada contendo densidades de coluna suficientemente altas, como aquelas que atravessam nuvens interestelares difusas. Em adição, algumas bandas não identificadas no infra-vermelho médio (de 3,3 – 11,3 µm), conhecidas como UIRs (Unidentified infrared Bands), são identificadas em quase todos os objetos. Existe uma enorme dificuldade em identificar os portadores responsáveis por tais bandas. Acredita-se que um grupo de moléculas possa contribuir para tais absorções, são os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs), tendo em um de seus subgrupos (os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos contendo nitrogênio, PANHs) um interesse especial. Desta forma, utilizamos experimentos de laboratório na tentativa de identificar DIBs e UIRs.

Responsável: Diana P. Andrade
5Nebulosas planetárias, e estrelas simbióticas como progenitoras de SNe Ia
Focamos diferentes aspectos das nebulosas que representam estágios finais de evolução de estrelas de massa intermediária: nebulosas planetárias (PNe) e simbióticas (SySt). i) As propriedades físicas e químicas das estruturas de baixa-ionização das nebulosas planetárias (LIS) são obtidas de imagens e espectros óticos e infra-vermelho. Objetivamos prover vínculos para o entendimento da origem das LIS. ii) As equações utilizadas para a determinação das abundâncias totais dos elementos pesados mais comuns nas PNe (O, C, N, Ne, Ar, S), ou seja, os fatores de correção de ionização ICFs), precisam ser revistos, pois obtidos com a utilização de códigos de fotoionização 1-D. Dado que a grande maioria das PNe não são esférias estamos usando MOCASSIN 3D para propor novas ICFs. iii) SySt são compostas por uma anã branca e uma estrela gigante vermelha, em um sistema binário com transferência de massa. Estão entre as principais candidatas a progenitoras de SN Ia. Estamos mapeando as SySt em diferentes galáxias do Grupo Local, para, através do contraste com o número esperado de SN Ia em cada galáxia, determinar a se verdadeiramente há correlação entre as populações.

Responsável: Denise R. Gonçalves
6Parâmetros atmosféricos e abundâncias químicas estelares: evolução química da Galáxia
A composição química de estrelas das diferentes componentes Galácticas, disco, halo e bojo, mais suas propriedades cinemáticas e idades, são os mais importantes vínculos para o estudo da Evolução Química da Galáxia. Esses dados propiciam um registro abrangente e complexo do histórico dos fenômenos que moldaram a morfologia atual da Galáxia, envolvendo aspectos estruturais, dinâmicos e nucleossintéticos. Esse projeto visa o estudo espectroscópico, de alta e baixa resolução, através e diversas técnicas, das estrelas componentes de diversas populações estelares da Galãxia para a determinação de seus parâmetros atmosféricos e composição química. Os alvos de estudo são estrelas de classes F, G, K e M, na vizinhança solar e em aglomerados estelares, anãs e gigantes. Em conjunto, tais estrelas possuem dispersão de idades comparável à da Galáxia, permitindo a recuperação da história temporal e espacial de enriquecimento químico desde a formação da Galáxia até os tempos atuais. O objetivo final é fornecer vínculos químicos observacionais de alta precisão para a construção de modelos quimiocinemáticos abrangentes da evolução Galáctica.

Responsável: Gustavo Porto de Mello

Astronomia de Posição e Sistemas Planetários

1Evolucão spin-órbita de exoplanetas quentes
Neste projeto visaremos estudar a evolução conjunta da rotação e da órbita daqueles planetas que evoluem sob ação de forças dissipativas e interações mútuas. Em particular, investigaremos a possibilidade de que planetas extrassolares reais possuam um estado atual de rotação em que o período orbital seja um número inteiro ou semi-inteiro do período de rotação, fenômeno conhecido como ressonância spin-órbita (RSO). A ocorrência de RSOs é atribuída à existência de dois torques agindo na rotação; um deles provêm da deformação permanente do corpo (achatamento equatorial) e o outro é o torque de maré (dissipação). Consideraremos sistemas com mais de um planeta, fazendo ênfase naqueles que possuem uma super-Terra quente (planetas com massas entre 1 e 10 massas terrestres e período orbital de poucos dias) com um companheiro em órbita externa. Analisaremos a variação dos elementos orbitais e as consequências dinâmicas na evolução das rotações dos corpos envolvidos nas interações. No contexto do problema geral dos três corpos, a análise será feita através das equações médias do problema secular spin-órbita. Os resultados obtidos serão comparados com a simulação numérica das equações exatas do movimento. Consideraremos aplicações para sistemas de exoplanetas contendo super-Terras na região de habitabilidade.

Responsável: Adrian Rodriguez Colucci
2Física e dinâmica do Sistema Solar
O objetivo do projeto é obter conhecimentos mais precisos de parâmetros físicos e dinâmicos de planetas, satélites e asteróides. Entre os parâmetros físicos vale destacar as atmosferas suas composições e suas evoluções, os albedos e suas variações para as várias partes dos corpos, as formas, densidades, distribuições de massa, etc. Quanto às dinâmicas, incluem os parâmetros orbitais e suas evoluções, a determinação das forças relevantes e a existência de satélites no caso de asteróides. Estes estudos são feitos essencialmente por meio de observações de imagens e de ocultações estelares ou eclipses e ocultações mútuas dos objetos envolvidos. Para tanto, as técnicas usadas são a astrometria e a fotometria. Com a astrometria, determinam-se as correções de órbitas e de vários parâmetros dinâmicos, além de fazerem-se previsões de ocultações, o que permite definir locais de observação com grande antecedência, de forma de obter o maior número de cordas possível. Por outro lado, com a fotometria obtêm-se curvas de luz de ocultações de estrelas por planetas e satélites, fenômenos mútuos de satélites e de asteróides duplos para ajustar modelos teóricos e assim obter os parâmetrosfísicos procurados. Este trabalho é feito em grandes campanhas internacionais e para tanto são formadas grandes equipes envolvendo, em geral, várias dezenas de pesquisadores e telescópios.

Responsável: Roberto V. Martins
3Intemperismo espacial em meteoritos e asteroides
O estudo do intemperismo espacial em meteoritos é importante na comparação entre os espectros de asteroides e meteoritos, de forma que possamos criar vínculos entre os dois objetos. Além disso, o estudo do intemperismo espacial ajuda a entender a evolução química do meio planetário fornecendo informação sobre os fragmentos dessorvidos dos asteroides para a fase gasosa a partir da interação da radiação solar e de partículas com esses objetos, uma vez que os meteoritos são fragmentos de asteroides. Visando um entendimento nesta área, utilizamos a espectrometria de massa por tempo de vôo e a espectroscopia no infravermelho para o estudo da degradação dos meteoritos.

Responsável: Diana P. Andrade
4O referencial de quasares da missão satelite GAIA
O satélite GAIA da Agencia Espacial Européia (ESA) tem como objetivo o estudo físico e dinâmico da nossa Galáxia. Será criado um catalogo de 1 bilhão de es-trelas, compreendendo posições, movimentos, distância e fotometria. Tanto para a-tingir este objetivo, como porque a observação se fará em modo de varredura continua de todo céu, serão também estudados em precisão número inéditos os objetos do sistema solar e objetos extragalácticos, A data de lançamento do satélite GAIA está prevista para final de 2011, para uma missão nominal de 5 anos. Os primeiros resul-tados globais devem aparecer já em 2013. Toda a missão se baseia no maior catálogo completo de quasares já construido, e o Grupo de Astrometria do Rio de Janeiro lidera dentro do Consorcio GAIA/ESA a formação do catálogo inicial, com participação de pesquisadores do Observatório de Paris (OP), do Observatório Astronômico de Turim (OATo), do Observatório de Bordeaux (OB), do Observatório Real da Bélgica (ORB), do Observatório Astronômico da Universidade do Porto (OUP), e do Instituto de Pesquisa Astronômica de Heidelberg (ARI) . Ao mesmo tempo, o Grupo de Astrometria do Rio de Janeiro participa das observações de solo do satélite GAIA durante toda a missão, para derivar correções aberracionais pós-newtonianas. A missão GAIA proporciona toda uma gama de estudos de astrometria, mecânica celeste, astrofísica estelar e extragaláctica, abrangendo um longo período de tempo. O Grupo de Astrometria do Rio de Janeiro desenvolve diversas linhas de pesquisa, astrométrica, astrofísica, fotométrica e em radioastronomia. Este projeto, a parte sua relevância intrínseca, fornece condições ideais para formação e posterior desenvolvimento de alunos e profissionais em Astronomia, Física e Matemática.

Responsável: Alexandre Andrei
5Propriedades astrofísicas de exoplanetas
As propriedades astrofísicas de exoplanetas são estudadas por meio de técnicas estatísticas. Buscamos identificar quais são as características típicas das estre-las que abrigam planetas, de forma a podermos apontar as estrelas que melhor se candidatariam a buscas por planetas terrestres em missões espaciais, como a do saté-lite COROT.

Responsável: Helio Rocha-Pinto
6Representações do sistema internacional de referência celeste
Em qualquer área da astronomia é fundamental a referência de posição do fenômeno em estudo. Em decorrência, é igualmente fundamental a definição do referencial. Este estudo tem sido objeto de constantes avanços teóricos, como por e-xemplo a definição de um Sistema Internacional de Referência Celeste (ICRS) com fundamentação pós-newtoniana; a definição do Referencial Celeste Internacional (I-CRF) materializado pela direção de quasares e pela descrição física do engenho central destes objetos; e a definição relativística (NFA) dos planos fundamentais e escala de tempo utilizados na descrição do estado de corpos em um referencial astronômico padrão. O Grupo de Astrometria do Rio de Janeiro é um dos mais atuantes nesta area em nível mundial, com presença nos foruns de discussão e definição, e sólidas cola-borações científicas com o Observatório de Paris (OP), o Observatório Naval dos Es-tados Unidos USNO), o Observatório Astronômico de Turim (OATo), o Observatório de Bordeaux (OB), o Observatório Nacional de Bucareste (ONB) e o Servico Internacional de Rotação da Terra (IERS). Nesta área, o ponto central da pesquisa dentro do Grupo de Astrometria do Rio de Janeiro está na construcao de uma representação óptica do referencial de quasares, materializando o ICRS e permitindo estender a representação do referencial para objetos estelares. A pesquisa abrange aspectos teóricos e observacionais, com diferentes linhas de trabalho e oportunidades abrangentes para estudantes com formação astronômica, física e matemática.

Responsável: Marcelo Assafin

Astroquímica e Astrobiologia

1Análise química de meteoritos
Meteoritos são objetos importantes para o entendimento da formação do nosso sistema planetário. A partir do estudo elementar e da composição química desses objetos, obtemos informações das condições físico-químicas na época da formação do nosso sistema solar e até mesmo das condições da nebulosa protosolar. Além disso, a partir do estudo dos meteoritos, podemos ter informações também de como e quando ocorreu a diferenciação dos objetos espaciais. Neste contexto, utilizamos diferentes técnicas de laboratório, como XPS, PIXE, difração de raio-X, espectrometria de massa por tempo de vôo e espectroscopia no infravermelho para caracterizar os meteoritos, obtendo assim informações acerca de sua análise elementar, composição química e estrutura.

Responsável: Diana Paula Andrade
2Evolução química de gelos astrofísicos sob efeito de raios cósmicos e radiação
A interação de agentes ionizantes como raios cósmicos, fótons de raios-x e ultravioleta, assim como elétrons do vento estelar, causa diversos efeitos nas moléculas, como a excitação e a ionização molecular, resultando, em geral, na fragmentação das espécies que estavam previamente presentes no gelo. Nos gelos astrofísicos, essa fragmentação irá gerar espécies iônicas e neutras que irão dessorver para a fase gasosa, enriquecendo o gás. Da mesma forma, haverá o enriquecimento do gelo com outras moléculas, devido aos fragmentos que permaneceram nele, gerando uma complexidade química. Utilizamos a técnica de espectrometria de massa para simular a dessorção iônica estimulada por fótons e raios cósmicos em gelos astrofísicos e complementamos os estudos usando a espectroscopia no infravermelho para estudarmos os fragmentos neutros que continuaram no gelo e as novas espécies que foram geradas.

Responsável: Diana Paula Andrade
3Evolução química de biomoléculas no meio interestelar
Buscamos desenvolver equações e modelos que descrevam a evolução das abundâncias de biomoléculas importantes, tais como H2O, CO2, HCN, etc, no meio interestelar, a partir de um formalismo de Evolução Química da Galáxia mistura do a considerações de Astroquímica.

Responsável: Helio J. Rocha-Pinto
4Formação, destruição e busca de moléculas em ambientes circunstelar e interestelar
Este projeto de pesquisa insere-se na área de Astroquímica, que fica na interface entre as áreas de Astronomia, Física e a Química, abrange estudos experimentais, teóricos e observacionais. O objetivo deste projeto é investigar as possíveis reações químicas de formação de destruição moléculas orgânicas em ambientes interestelares (regiões de formação estelar) e circunstelares (discos protoplanetários, nebulosas planetárias), assim como propor a busca observacional destas moléculas nestes ambientes. Estudamos experimentalmente a interação de fótons (UV e raios-X), elétrons e prótons com moléculas na fase gasosa e na fase condensada usando a espectrometria de massas por tempo de voo. As medidas são feitas no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS, Campinas-SP), no Laboratório de Química de Superfícies – Instituto de Química /UFRJ e no Laboratório de Colisões Atômicas e Moleculares – Instituto de Física/UFRJ. São determinados valores absolutos de seções de choque de ionização, dissociação, determinando assim o tempo de vida de moléculas em ambientes circunstelares e interestelar. Alem disto, determinamos rendimentos de dessorção, Y, de espécies iônicas dessorvidas moléculas congeladas nas superfícies de grãos estimuladas por fótons ou partículas carregadas (íons/fóton ou íons/impacto). São feitas simulações computacionais de formação e destruição de moléculas na atmosfera de exoplanetas, com a perspectivas de empregá-las em outros objetos tais como discos protoplanetários. Usamos o nosso modelo de reações químicas e fotoquímicas, empregando um maior número de reações da base de dados do UMIST e ampliando o número de espécies atômicas e moleculares envolvidas. Com a colaboração de químicos teóricos, estudamos a estrutura e estabilidade de íons moleculares empregando a teoria do funcional de densidade – DFT. Estes cálculos permitem conhecer quais as espécies iônicas mais estáveis e suas possíveis contribuições para a química em ambientes astrofísicos. Com a nossa participação no programa de busca sistemática por moléculas ASAI (Astrochemical Surveys At IRAM- Institute de Radioastronomie Milimetric), temos identificado e mapeado espécies moleculares neutras ou ionizadas em sistemas protoestelares.

Responsável: Heloísa M. Boechat Robert