Hubble e Chandra Fazem Descoberta Que Pode Ajudar a Entender o Que É a Matéria Escura

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observatory_150105Astrônomos usando observações feitas com o Telescópio Espacial Hubble da NASA e com o Observatório de Raios-X Chandra, encontraram que a matéria escura não reduz de velocidade quando colide entre si. Isso significa que ela interage com ela mesmo ainda menos do que se pensava anteriormente. Os pesquisadores dizem que essa descoberta estreita as opções sobre o que pode ser essa misteriosa substância.

A matéria escura é uma forma transparente de matéria que faz parte da maior massa no universo. Pelo fato da matéria escura não refletir, absorver, ou emitir luz, ela só pode ser traçada indiretamente, medindo como ela destorce o espaço por meio do fenômeno de lente gravitacional, onde a luz de distantes fontes é ampliada e distorcida pelos efeitos gravitacionais da matéria escura.

Os dois observatórios espaciais foram usados para estudar como a matéria escura nos aglomerados de galáxias se comporta quando os aglomerados colidem. O Hubble foi usado para mapear a distribuição das estrelas e da matéria escura pós-colisão, que foi traçada através do efeito de lente gravitacional na luz de fundo. O Chandra foi usado para observar a emissão de raios-X do gás em colisão. Os resultados foram publicados na revista Science do dia 27 de Março de 2015.

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“A matéria escura é um enigma que nós buscamos a muito tempo revelar”, disse John Grunsfeld, administrador assistente do Science Mission Directorate da NASA em Washington. “Com as capacidades combinadas desses grandes observatórios, ambos em missões estendidas, nós estamos ainda mais perto de entender esse fenômeno cósmico”.

Para aprender mais sobre a matéria escura, os pesquisadores podem estuda-la de maneira similar como fazem com experimentos com a matéria visível – observando o que acontece quando ela atinge objetos celestes. Um excelente laboratório natural para essa análise pode ser encontrado nas colisões entre aglomerados de galáxias.

Os aglomerados de galáxias são feitos de três principais ingredientes: galáxias, nuvens de gás e matéria escura. Durante as colisões, as nuvens de gás que envelopam as galáxias se chocam e param. As galáxias são muito menos afetadas pelo arrasto do gás e, graças aos grandes vazios entre as estrelas, não se tem o efeito redução de velocidade em cada uma.

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“Nós sabemos como o gás e as galáxias reagem a essas colisões cósmicas e onde eles emergem a partir desse choque. Comparando como a matéria escura se comporta pode nos ajudar a estreitar o que ela realmente é”, explica David Harvey da École Polytechnique Fédérale de Lausanne, na Suíça, principal autor do novo estudo.

Harvey e sua equipe usou os dados do Hubble e do Chandra para estudar 72 grandes colisões em aglomerados. As colisões acontecem em tempos diferentes, e são vistas de diferentes ângulos – algumas de lado e outras de frente.

A equipe descobriu que, como as galáxias, a matéria escura continua direto através das violentas colisões sem reduzir a velocidade relativa para as galáxias. Pelo fato das galáxias passarem sem impedimentos, se os astrônomos observarem uma separação entre a distribuição das galáxias e a matéria escura então eles sabem que houve uma diminuição de velocidade. Se a matéria escura reduz a velocidade, ela se arrastará e ficará localizada em algum lugar entre as galáxias e o gás, que pode dizer aos pesquisadores o quanto ela tem interagido.

A teoria vigente é que as partículas da matéria escura se espalham através dos aglomerados de galáxias e frequentemente não se chocam uma com a outra. A razão da matéria escura não reduzir a velocidade é porque não somente ela não interage com as partículas visíveis, mas também ela pouco frequentemente interage com outra matéria escura. A equipe mediu essa interação própria e descobriu que ela ocorre menos frequentemente ainda do que se pensava anteriormente.

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“Um estudo prévio tinha visto um comportamento similar no Aglomerado Bullet”, disse Richard Massey, um membro da equipe, da Universidade de Durham, no Reino Unido. “Mas é difícil interpretar o que nós estamos vendo se nós só temos um exemplo. Cada colisão leva centenas de milhões de anos, assim, durante a nossa vida, nós só podemos ver um quadro congelado de um ângulo único de uma câmera. Agora que nós estamos estudando muito mais colisões, nós podemos começar a montar um filme completo e entender melhor o que está acontecendo”.

Descobrindo que a matéria escura interage com ela mesmo ainda menos do que se pensava anteriormente, a equipe conseguiu com sucesso estreitar as propriedades da matéria escura. Os teóricos de física de partículas têm agora um conjunto menor de variáveis desconhecidas para trabalhar quando construírem seus modelos.

“Não está claro quanto nós esperamos que a matéria escura interaja com ela mesmo, pois a matéria escura vai contra tudo o que conhecemos”, disse Harvey. “Nós sabemos de observações prévias que ela precisa interagir com ela mesmo de maneira razoavelmente fraca, contudo, esse estudo tem agora colocado essa taxa abaixo até mesmo do grau de interação de dois prótons interagindo um com o outro – o que é uma teoria para a matéria escura”. Harvey disse que os resultados sugerem que a matéria escura ‘e pouco provável de ser somente um tipo de próton escuro. Se a matéria escura espalhar como os prótons fazem um com os outros (eletrostaticamente) ela teria sido detectada. Isso desafia a ideia de que existam prótons escuros, o equivalente aos fótons na matéria escura”, disse ele.

A matéria escura poderia potencialmente ter propriedades ricas e complexas, e existem ainda outros tipos de interações para o estudo. Esses últimos resultados descartam as interações que criam um forte força de fricção, fazendo com que a matéria escura reduza a velocidade durante as colisões. Outras possíveis interações poderiam fazer com que as partículas da matéria escura rebatessem uma nas outras como bolas de sinuca, fazendo com que as partículas da matéria escura fossem ejetadas das nuvens pelas colisões ou para as bolhas de matéria escura para mudar a forma. A equipe estudará isso posteriormente.

Para aumentar o número de colisões que podem ser estudadas, a equipe está também buscando estudar colisões envolvendo galáxias individuais, que são muito mais comuns.

“Existem ainda alguns candidatos viáveis para o posto de matéria escura, assim o jogo ainda não acabou, mas nós estamos chegando cada vez mais perto da resposta”, concluiu Harvey. “Esses colisores de partículas astronomicamente grandes estão finalmente deixando com que possamos espiar o mundo escuro ao nosso redor e fora do nosso alcance”.

Fonte:

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/10/full/

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Caçando a Sombra da Lua

observatory_150105Não param de chegar imagens e vídeos sobre o eclipse total do Sol do último dia 20 de Março e nós não paramos de nos encantarmos. Um dos fatores para esse encantamento é que os eclipses totais do Sol são muito breves. A sombra da Lua corre através da paisagem a milhares de quilômetros por hora, envelopando os observadores por minutos somente. No dia 20 de Março de 2015, quando a Lua passou na frente do Sol sobre o Oceano Ártico, alguns observadores conseguiram estender um pouco essa experiência a bordo de um avião. “Voando a 14000 metros de altura foi realmente uma maneira espetacular de observar o eclipse”, relatou Sylvain Chapeland. “Nossa velocidade de 950 km/h permitindo um minuto extra de totalidade”. Ela registrou o belo vídeo acima sobre o oceano entre a Islândia e as Ilhas Faroe.

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“Eu nunca vi nada como a sombra da Terra nos encobrindo durante a totalidade, passando por nós e continuando a sua viagem a 3000 km/h”, disse Chapeland. “Essa foi uma dramática perspectiva. A nossa visão da coroa do Sol com Vênus brilhando no lado leste foi incrível”.

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Fonte:

http://www.spaceweather.com

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Observatório Espacial Herschel da ESA Mostra Que Ventos de Buracos Negros Podem Desligar a Formação de Estrelas nas Galáxias

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observatory_150105Astrônomos usando o Observatório Espacial Herschel descobriram que os ventos soprados de um imenso buraco negro estão soprando para longe o reservatório de material bruto de formação de estrelas da sua galáxia hospedeira.

Encontrados nos corações da maioria das galáxias, os buracos negros supermassivos são objetos extremamente densos e compactos com massas entre milhões e bilhões de vezes a massa do Sol.

Muitos são relativamente passivos, como aquele localizado no centro da nossa Via Láctea. Contudo, alguns deles estão devorando o ambiente ao redor com um grande apetite.

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Esses buracos negros ativos não somente se alimentam do gás próximo, mas também expelem parte dessa matéria através de ventos e jatos poderosos. Os astrônomos por muito tempo têm suspeitado que esses fluxos sejam os responsáveis por drenar o gás interestelar das galáxias, em particular as moléculas de gás que formam estrelas.

Isso pode eventualmente afetar a atividade de formação de estrelas da galáxia, reduzindo sua atividade ou possivelmente extinguindo-a inteiramente.

Até agora, não foi possível capturar uma visão completa desse processo. Enquanto os astrônomos foram capazes de detectar ventos bem próximos aos buracos negros, usando telescópios de raios-X, e traçar fluxos galácticos muito maiores das moléculas de gás através das observações infravermelhas, ele não tiveram sucesso ainda de encontrar ambos os fenômenos na mesma galáxia.

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Um novo estudo tem mudado essa cena, detectando ventos dirigidos por um buraco negro particular de escalas menores para maiores.

“Essa é a primeira vez que nós observamos um buraco negro supermassivo em ação, soprando para fora o reservatório de gás formador de estrelas da galáxia”, explica Francesco Tombesi do Goddard Space Flight Center da NASA e da Universidade de Maryland, nos EUA, que liderou a pesquisa que foi publicada essa semana na revista Nature.

Combinando observações infravermelhas do Observatório Espacial Herschel da ESA com novos dados obtidos pelo satélite de Raios-X Suzaku do Japão e EUA, os astrônomos detectaram os ventos próximos do buraco negro central bem como seu efeito global em empurrar o gás galáctico para fora numa galáxia conhecida como IRAS F11119+3257.

Os ventos começam pequenos e rápidos, gerando jatos a uma velocidade 25% da velocidade da luz, perto do buraco negro e soprando para fora o equivalente a uma massa solar de gás por ano.

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À medida que eles progridem para fora, os ventos reduzem a velocidade mas chegam a varrer centenas de massas solares de moléculas de gás por ano empurrando esse material todo para fora da galáxia.

Essa é a primeira prova sólida de que os ventos dos buracos negros estão arrebentando suas galáxias hospedeiras, gerando fluxos de grande escala.

As novas descobertas suportam a visão de que os buracos negros podem finalmente parar o processo de formação de estrelas nas galáxias hospedeiras.

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“O Herschel já revolucionou o nosso entendimento sobre como as estrelas se formam. Esse novo resultado está agora nos ajudando a entender por que e como a formação de estrelas em algumas galáxias pode ser afetada de forma global e até mesmo sendo desligada totalmente”, disse Göran Pilbratt, Cientista de Projeto do Herschel na ESA.

“O culpado dessa destruição cósmica foi encontrado. Como se suspeitava, um buraco negro central pode alimentar as saídas de gás em grande escala, que extingue a formação de estrelas”.

Fonte:

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Herschel/Black_hole_winds_pull_the_plug_on_star_formation

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28 de Julho de 1851 – A Primeira Foto de Um Eclipse Total do Sol

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observatory_150105No dia 28 de Julho de 1851, ocorreu um belo eclipse total do Sol que cruzou a parte norte do globo terrestre, cruzando o norte do Canadá, o Oceano Pacífico e o norte da Europa chegando até a Rússia.

Nesse dia, no Observatório Real de Königsberg, na Prússia, hoje Kalingrado, Rússia, o fotógrafo Johann Julius Friedrich Berkowski, sob orientação do diretor do observatório, August Buch, utilizou um equipamento, chamado de daguerreotipo, para fazer a primeira foto de um eclipse total do Sol.

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Para fazer essa foto, Berkowski utilizou um pequeno telescópio de 6 cm acoplado a um heliômetro de Fraunhofer de 15.8 cm. A foto foi feita com um tempo de exposição de 84 segundos, começando com a imagem pouco depois da totalidade.

Os astrônomos do Reino Unido, Robert Grant e William Swan, e o astrônomo austríaco Karl Ludwig von Littrow observaram o mesmo eclipse e determinaram que as proeminências são parte do Sol pois a Lua é vista cobrindo e descobrindo o Sol enquanto passava em frente ao disco do astro.

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Embora essa seja a primeira foto de um eclipse total, ela não é a primeira foto de um eclipse do Sol. Em 15 de Março de 1839, Daguerre e Arago fizeram a primeira imagem de um eclipse parcial, que foi mantida por muito tempo no Observatório de Paris, mas infelizmente se perdeu com o tempo.

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Fontes:

http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_eclipse_of_July_28,_1851

http://www.astro.uni-jena.de/~schie/20130000_WittmannSchielicke_Parish_Mitt_Gauss-Ges_Nr_50%282013%29_S_37-54.pdf

https://www.facebook.com/photo.php?fbid=10205739218346930&set=a.10200816760088550.1073741828.1449982793&type=1

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Brasil Constrói Segunda Maior Câmera Astronômica do Mundo

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observatory_150105Nos próximos meses, o Observatório Astronômico de Javalambre (OAJ), na região de Aragão, na Espanha, iniciará um mapeamento do Universo observável a partir do hemisfério Norte durante quatro anos, com o objetivo de produzir um mapa tridimensional com centenas de milhões de galáxias, compreendendo um quinto de todo o céu do planeta.

Para isso, serão utilizados dois telescópios com grande campo de visão, sendo um menor – com espelho de 80 centímetros de diâmetro e uma câmera de 85 megapixels (milhões de pixels) acoplada – e um telescópio principal, com espelho de 2,5 metros de diâmetro, equipado com uma câmera de 1,2 gigapixel (bilhão de pixels), com capacidade de produzir imagens em 59 cores de cada estrela, galáxia, quasar, supernova e objeto do sistema solar observado.

Batizada de JPCam, a câmera óptica de 1,2 gigapixel será a segunda maior no mundo para uso em astronomia – a maior em operação tem 1,4 gigapixel e está instalada no telescópio Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS), da University of Hawaii.

Há uma câmera ainda maior em construção, com capacidade de 3,2 gigapixels, que será utilizada no Large Synoptic Survey Telescope (LSST), mas com previsão para entrar em operação em 2022, no Chile.

Tanto a JPCam como a câmera de 85 megapixels estão sendo construídas com a participação de pesquisadores brasileiros no âmbito do Projeto Temático “O Universo em 3D: astrofísica com grandes levantamentos de galáxias”, apoiado pela FAPESP.

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“A JPCam possibilitará produzir imagens em 59 cores de quase cada pixel do céu observado, o que é algo absolutamente novo”, avaliou Laerte Sodré Junior, professor do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP) e coordenador do Projeto Temático.

“Existem instrumentos astronômicos que fazem isso, mas em uma região minúscula do céu e não com a quantidade de filtros de imagem que a JPCam terá. Com isso, será possível abrir uma nova janela na Astronomia”, disse Sodré à Agência FAPESP.

Os pesquisadores brasileiros são responsáveis pela parte mecânica da câmera, incluindo um dispositivo que controlará a entrada de luz e as bandejas de filtros de imagem de 14 detectores.

O subsistema óptico do instrumento será construído por uma empresa inglesa contratada pela colaboração astronômica, que tem a participação de universidades e instituições de pesquisa do Brasil e da Espanha.

A participação brasileira no projeto é financiada pela FAPESP e por outras instituições de fomento à pesquisa no país. “O governo da Espanha financiou a construção do observatório e dos telescópios e o Brasil se responsabilizou pela construção das câmeras”, disse Sodré.

A câmera JPCam é um dos instrumentos que pesquisadores brasileiros trabalham para desenvolver em grandes projetos de observação astronômica que entrarão em operação nos próximos anos.

Outro grupo de pesquisadores do IAG-USP, em colaboração com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), o Observatório Nacional (ON) e o Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA), também está desenvolvendo uma câmera de 85 megapixels que será acoplada a um novo telescópio, com espelho de 87 centímetros de diâmetro, que está sendo instalado no Observatório Internacional de Cerro Tololo, no Chile, com apoio da FAPESP.

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O telescópio de Cerro Tololo mapeará durante três a quatro anos o Universo observável no hemisfério Sul e completará as observações realizadas pelo telescópio menor do Observatório Astronômico de Javalambre.

Com isso, será possível observar mais um sétimo de todo o céu, cobrindo toda a região visível do espectro eletromagnético, dizem os pesquisadores da área.

“O telescópio do Observatório Internacional de Cerro Tololo deverá começar a produzir dados já em agosto”, disse Sodré. “Esse levantamento astronômico deverá resultar em descobertas muito importantes para a astronomia”, estimou.

O pesquisador foi um dos participantes do “Workshop for Advanced Instrumentation for Astronomy”, realizado pela FAPESP em parceria com a Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO), da Holanda, no dia 16 de março, no auditório da Fundação.

Um dos objetivos do encontro foi explorar oportunidades de colaboração entre cientistas e engenheiros do Brasil e da Holanda, em instrumentação científica avançada para Astronomia, que possam contribuir para os programas de apoio à pesquisa na área financiados pelas duas agências de fomento.

Nova era

De acordo com Sodré, os primeiros instrumentos científicos para projetos astronômicos desenvolvidos no Brasil foram para os telescópios do Observatório do Pico dos Dias, em Minas Gerais, inaugurado em 1980, e operado e mantido pelo Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA).

A maioria dos instrumentos foi desenvolvida pelas próprias universidades e instituições de pesquisa porque até então não havia um modelo de parceria com empresas, explicou João Steiner, professor do IAG-USP.

“Naquela época não havia essa possibilidade e cada universidade e instituição de pesquisa tinha suas próprias oficinas mecânicas e eletrônicas e seus engenheiros, e desenvolviam tudo internamente. A contratação de serviços de empresas só começou na metade da década de 1980”, disse Steiner.

De acordo com os pesquisadores, uma “nova era” do desenvolvimento de instrumentação científica para projetos astronômicos foi iniciada nos anos 2000, quando foram inaugurados o Observatório Gemini – cujas operações iniciaram em 2004 com dois telescópios “gêmeos”, um nos Andes chilenos e outro no Havaí – e o Southern Observatory for Astrophysical Research (SOAR, na sigla em inglês), inaugurado nos Andes em 2005.

O Brasil conta com 6,5% de participação nas observações do Gemini, cujos telescópios têm espelhos principais com 8,1 metros de diâmetro.

No SOAR, com espelho de 4,2 metros de diâmetro, a participação brasileira é de 30%. A participação de pesquisadores brasileiros nos dois observatórios se dá com financiamento da FAPESP e de outras agências de fomento à pesquisa no país.

“Apesar do sucesso científico da participação brasileira de 6,5% nas observações e 12% das publicações de artigos resultados de pesquisas realizadas no observatório em 2014, não fomos muito bem-sucedidos nas estratégias para desenvolver instrumentação científica no Gemini, mas aprendemos algumas lições sobre como não fazer determinadas coisas”, disse Steiner.

“Já no SOAR, verificamos que contratar indústrias para ajudar a desenvolver instrumentos científicos é o melhor caminho.”

Os pesquisadores brasileiros colaboraram na construção de três espectrógrafos ópticos para o telescópio do SOAR.

O primeiro deles, um espectrógrafo de alta resolução espacial com unidade de campo integral, foi desenvolvido no âmbito do projeto “Construção de dois espectrógrafos ópticos para o telescópio SOAR”.

O segundo é o imageador Brazilian Tunable Filter (BTFI), desenvolvido no âmbito do projeto “O imageador tunable filter para o SOAR: Fase 1”.

E o terceiro espectrógrafo, o Steles – o primeiro de alta resolução brasileiro –, foi desenvolvido no âmbito do projeto “Construção de dois espectrógrafos ópticos para o telescópio SOAR”.

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“Temos desenvolvido muitos espectrógrafos alimentados por fibras ópticas, o que fez com que ganhássemos experiência no Brasil na construção de instrumentos científicos que utilizam esse material”, disse Sodré.

“Isso também nos habilitou a participar de projetos internacionais de porte muito maior do que aqueles em que estávamos acostumados a participar”, afirmou.

Um desse grandes projetos é o de desenvolvimento do subsistema de fibras ópticas para o novo espectrógrafo do telescópio japonês Subaru, com espelho de 8,2 metros de diâmetro, em Mauna Kea, no Havaí.

O telescópio japonês realizará de 2019 a 2023 um mapeamento de galáxias com o intuito de entender a natureza da energia escura, responsável pela expansão acelerada do Universo, e aumentar o conhecimento sobre como foram formadas as primeiras aglomerações de estrelas.

Além desse projeto, pesquisadores de universidades e instituições de pesquisa brasileiras também participarão dodesenvolvimento de instrumentação científica para o radiotelescópio do projeto Long Latin American Millimetric Array (Llhama), na Argentina, previsto para entrar em operação em 2021.

Outros projetos astronômicos com participação brasileira são o Cherenkov Telescope Array (CTA) – o maior observatório do mundo dedicado ao estudo de corpos celestes que emitem radiação gama, previsto para ser construído até 2020 nos hemisférios Sul e Norte – e o Giant Magellan Telescope (GMT) –um dos maiores telescópios do mundo, que começará a ser construído no Chile este ano e deverá entrar em operação em 2021 (leia mais sobre o CTA em.

A FAPESP investirá US$ 40 milhões no projeto, o que equivale a cerca de 4% do custo total estimado.

O investimento garantirá 4% do tempo de operação do GMT para trabalhos realizados por pesquisadores de São Paulo, além de assento no conselho do consórcio.

“Há a possibilidade de indústrias brasileiras participarem da construção da cúpula do telescópio, que será uma estrutura composta por 4 mil toneladas de aço”, disse Steiner.

“Além disso, assumiremos a responsabilidade de desenvolver alguns instrumentos científicos que envolvem tecnologias muito típicas do setor aeroespacial”, afirmou.

De acordo com o professor, a participação de pesquisadores brasileiros no desenvolvimento de instrumentação científica para o GMT já estava prevista desde o início das negociações da adesão do Brasil ao projeto.

“Não basta só usar os telescópios e instrumentos científicos desenvolvidos em outros países. Temos que aprender a fazer esses instrumentos e adquirir cada vez mais experiência no desenvolvimento de tecnologias relacionadas à astronomia, mas que podem ter aplicações em outros setores”, avaliou.

Fonte:

http://exame.abril.com.br/tecnologia/noticias/brasil-constroi-segunda-maior-camera-astronomica-do-mundo

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