MONITORAMENTO DE EMISSÕES DECAMÉTRICAS

MONITORAMENTO DE EMISSÕES DECAMÉTRICAS SOLARES COM RADIO
JOVE: VII MICTI – ARAQUARI/2014
Oliveira, Sara Firmino1; Brito, Leonardo Jardim2; Souza, Fábio Prá da Silva3
Instituto Federal Catarinense, Blumenau/SC
INTRODUÇÃO
A Astronomia pode ser considerada a mais antiga das ciências, e foi desenvolvida por
diferentes povos desde a Antiguidade: gregos, egípcios, astecas, chineses... No início, as
observações ocorriam apenas a olho nu, com ou sem auxílio de instrumentos geométricos.
Com o advento dos telescópios no século XVII, cientistas como o italiano Galileu (15641642) revolucionaram a Astronomia com a observação de novos corpos celestes, como as luas
de Júpiter. Já no início do século XX, o desenvolvimento de telescópios modernos permitiu
detectar luz advinda das porções mais distantes, fora da nossa galáxia, ampliando
consideravelmente o nosso conhecimento sobre o universo[1].
Também no início século XX ocorreu o desenvolvimento das comunicações por rádio. Em
1899 o engenheiro eletricista Guglielmo Marchese Marconi (1874-1937) realizou uma
transmissão de rádio sobre o canal da mancha, e em 1901 uma transmissão transoceânica.
Segundo Olliveira e Saraiva (2004), foi o padre brasileiro Roberto Landell de Moura que
realizou a primeira transmissão de voz, em 1899. O desenvolvimento da radiotransmissão
acentuou-se consideravelmente no restante do século, principalmente para aplicações
militares[2].
No início da década de 30, o americano Karl Guthe Jansky (1905-1950) estudava as
perturbações de rádio nas comunicações transoceânicas, quando identificou uma fonte de
rádio extraterrestre na frequência de 20,5 MHz. Mais tarde Jansky conseguiu determinar que a
fonte desta radiação vinha da Constelação de Sagitário, na direção do centro da Via Láctea
[1,3]
.
1
2
3
Aluna do curso de Informática no Instituto Federal Catarinense de Ciência e Tecnologia, Campus Blumenau.
Aluno do curso de Informática no Instituto Federal Catarinense de Ciência e Tecnologia, Campus Blumenau.
Professor de Física no Instituto Federal Catarinense de Ciência e Tecnologia, Campus Blumenau.
Quase toda a informação que a Astronomia dispõe sobre o universo é obtida através das
ondas eletromagnéticas que chegam a Terra, sendo o Sol um dos astros que emite radiação ao
longo de todo o espectro magnético. Este trabalho estuda especificamente as radioemissões
solares, utilizando-se do projeto JOVE, que é mantido pela National Aeronautics and Space
Administration (NASA). O projeto JOVE foi criado em 1998 com o objetivo de proporcionar
a estudantes, e público em geral, a oportunidade de construir seu próprio radiotelescópio e
estudar radioemissões solares. Este projeto pode ser adquirido por meio de um kit, composto
pelo receptor de rádio, antena e software de monitoração de dados. Neste projeto o kit JOVE
foi doado pela Society of Amateur Radio Astronomy (SARA), localizada em Washington
(EUA).
Diversos tipos de emissões em rádio solares podem ser captadas pelo radiotelescópio
JOVE, tais como a ejeção de massa coronal (CME) 4 e os flares solares5. A ejeção de massa
coronal ocorre como resultado do rearranjo das linhas magnéticas solares, um fenômeno
conhecido como reconexão magnética. Nele uma grande quantidade de energia é liberada,
ejetando enorme quantidade de matéria (plasma composto por prótons e elétrons) da coroa
solar para o espaço. Neste processo diversas emissões eletromagnéticas são liberadas, do
espectro do rádio até o raios-X. O plasma ejetado compõe o vento solar, e pode atingir o
planeta Terra alguns dias depois, causando diversos fenômenos, como as auroras e
interferência nas comunicações terrestres. Não é incomum que flares sejam acompanhados
por CMEs. Quando isso ocorre, chamamos de Erupção Solar [5]. Flares ocorrem em zonas de
instabilidade próximas às manchas solares, quando um feixe de elétrons é acelerado ao longo
de linhas magnéticas para fora, em direção à coroa solar, alcançando velocidades entre 10% a
30% de c (velocidade da luz). Este feixe interage com o plasma da coroa, provocando a
emissão de rádio com frequência variável (sweep-frequency radio burst).
MATERIAL E MÉTODOS
O presente projeto de pesquisa situa-se na área de Astronomia Observacional. Esta
área desenvolve e estuda técnicas que visam a obtenção dos dados oriundos de fenômenos
celestes, visando aumentar sua compreensão.
Os sinais de rádio oriundos do Sol são captados através de uma antena de dipolo simples,
montada em uma estrutura anexa ao prédio do IFC-Blumenau. O sinal e amplificado
utilizando-se um receptor de rádio configurado para a frequência de 20.1 MHz (Radio JOVE),
4
5
Vide figura 1 no anexo deste trabalho.
Vide figura 2 no anexo deste trabalho.
e depois enviado para a placa de som do computador. Por fim, o registro dos dados e feito
pelo software Skypipe II, que converte os sons captados pela antena em um gráfico.
A janela de observação compreendeu os meses de março a setembro de 2014, nos dias
úteis e no horário escolar dos alunos participantes: entre 9h30min ate 17h, as segundas, terças
e quintas-feiras, e entre 09h30min ate 12h as quartas e sextas-feiras. A confirmação das
emissões solares captadas é feita através do boletim diário do Space Wheater Prediction
Center (SWPC), que possui uma rede de radiotelescópio no mundo que opera. Os dados
confirmados são compartilhados na lista de e-mail do projeto JOVE, para comparação com
outras observações.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Encontrou-se um total de 4 eventos solares, dos quais 3 foram do tipo Sweepfrequency radio burst (RSP), da categoria III (Fast drift burst), e uma ejeção de massa
coronal, observável em vários comprimentos de onda (rádio, ultravioleta e raio x). Estes
eventos foram confirmados através do Space Wheater Prediction Center (SWPC).
Entretanto, ocorreram diversos outros eventos que não puderam ser captados devido a
elevada taxa de ruído no local de monitoração, que se revelou acima do desejado para o
desenvolvimento do projeto, pois a maioria das emissões confirmadas pelo SWPC não foram
registradas.
Esperava-se que após o aprimoramento do sistema de recepção, em agosto de 2014,
com a instalação de uma antena de dipolo simples rígido de alumínio, o número de emissões
registradas aumentasse, devido ao acréscimo considerável da sua sensibilidade. Mas isto se
provou ineficaz devido ao aumento do uso de aparelhos eletrônicos (computadores, lâmpadas
fluorescentes...) próximos à localidade onde a antena está posicionada, que ocorreu no
segundo semestre de 2014. Estes equipamentos estão causando poluição em radiofrequência
suficientes para mascarar o sinal das emissões solares, impedindo a continuidade do projeto.
CONCLUSÕES
Para a continuidade do projeto será necessário a construção de um radio observatório
em um local afastado da poluição em radiofrequência causada por equipamentos
eletroeletrônicos. Mas o projeto mostra-se promissor, visto que mesmo em condições adversas
foi possível detectar emissões solares.
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6022: informação e
documentação: artigo em publicação periódica científica impressa: apresentação. Rio de
Janeiro, 2003. 5 p.
[1] LATTARI, C. J. B.; TREVISAN, R. H. Radioastronomia: noções iniciais para o Ensino
Médio e Fundamental como ilustração de aula. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v.
18, n. 2: p. 229-239, ago. 2001.
[2] OLIVERIA FILHO, K. S. e SARAIVA, M. F. Astronomia e Astrofísica, 2a ed, Livraria
da Física, 2004.
[3] ROHLFS, K.; WILSON, T. L.; HUTTEMEISTER, S. Tools of Radio Astronomy, 5 ed,
Springer: Berlin, 2009 p. 1-3.
[4] MILLER, Diane Fischer. Basics of Radio Astronomy for the Goldstone-Apple Valley
Radio Telescope. Jet Propulsion Laboratory – California Institute os Technology, 1998.
Disponível em <http://www2.jpl.nasa.gov/radioastronomy>.
[5] GOSS, M. The Story of Ruby Payne-Scott: Australian Pioner Astronomer, 1 ed,
Springer: Berlin, 2013 p. 13-42.
[6] FLAGG, Richard S. A guide for the Amateur Radio Astronomer. 2 ed. Captain Cook:
Radio-Sky Publishing, 2005.
[7] Radio Jove Project Disponível em: <http:// radiojove.gsfc.nasa.gov>. Acesso em: 28 Ago.
2014.
ANEXOS
Ilustração 1: Exemplificação da Ejeção de Massa Coronal (seção à direita) e como isto
transparece para os gráficos de monitoramento das emissões solares (seção à esquerda)
Ilustração 2: Exemplificação de um Flare do tipo RSP, categoria III. Seus efeitos no gráfico
usado para monitorar as emissões solares (seção à esquerda) e uma figura sistemática (seção
à direita) de como isto ocorre na corona solar.