Astrofísica Molecular Radiotelescópios Buscando Moléculas no Espaço

Antônio Arapiraca

arapiraca@gmail.com@ara_piraca

Interface entre Astronomia, Física e

Química• Formação, destruição e

abundância de moléculas

Evolução químico-física do universo

Astroquímica?

• Discos protoplanetários• Atmosferas planetárias

Cometas, meteroros e etc

• Nuvens moleculares• Nascimento estelar

• Nebulosas planetárias•

Onde encontrar?

• Fase gasosa

• Condensadas na superfície de grãos de poeira interestelar, cometas, etc.

Como estão?

Mais de 170 moléculas detectadas nos meios interestelar e circumestelar

Mais de 170 moléculas detectadas nos meios interestelar e circumestelar

Mais de 170 moléculas detectadas nos meios interestelar e circumestelar

Sgr B2

Morfologia de nuvens

moleculares

Como detectar?

Telescópios InfravermelhosRadiotelescópios

Luz

Matéria

Espectroscopia

Espectroscopia Molecular

Espectro Eletromagnético

Caso Atômico Princípio físico da

espectroscopia:

Absorção e emissão de radiação

luminosa (energia)

Caso Molecular

(Diatômica H - H)

Energia eletrônica (UV-Vis)

Energia vibracional (IR)

Energia rotacional (MW, RF, FIR)

GEMINI Sul(IR/banda vibracional)

Cordilheira dos

Andes

GEMINI Norte(IR/banda vibracional)

Hawaii – Mauna Kea

VLA

27 antenas no Novo México – Eua

0.073 a 50 Ghz

http://www.vla.nrao.edu/

ALMA 64 antenas no platô de

Chajnantor – Chile

EUA/UE/Japão/Chile

35 a 950 Ghz

www.almaobservatory.org/

Janela de Rádio

Observação em Terra

Visão esquemática da espectroscopia

com radiotelescópios

Cálculos Teóricos

Estrutura ePropriedades

O que eu faço? Auxiliar observações e experimentos

Meu Laboratório

Cálculosde alto custo

computacional

Necessidade de computação de alto desempenho (HPC)

HPC ClusterBULL-UFMG

103 nós850 cpus

Xeon quad16 Gb Ram

Radiotelescópios “enxergam” no espectro rotacional

Para obtermos o espectro rotacional de moléculas devemos conhecer duas propriedades

Momento de Dipolo (Intensidades)

Constantes Rotacionais (Frequências)

Quais propriedades calcular?

Momento de Dipolo Molecular(Distribuição de carga numa molécula)

Permite calcular intensidades

de absorção e emissão de

energia

Constantes Rotacionais(Rotações em torno dos eixos)

Permite calcular as frequências onde

ocorrem as transições rotacionais

Isotopólogos?

Isotopólogos são moléculas substituídas isotopicamente

Por exemplo: átomos de hidrogênio substituídos por átomos de deutério

Porque Deuterados?

Amplicação de detectabilidade

A deuteração faz surgir um Momento Dipolar em

algumas moléculas

Possibilita a detecção utilizando radiotelescópios

Espectro Rotacional Benzeno Deuterado

Excelente acordo entre

teoria e experimento

Resultados Recentes – Proposta de Detecção

Arapiraca, A. F. C.; Pilling S. G.; Mohallem J. R. 2012A ser publicado

Proposta de experimento

para Momento Dipolar

Resultados Recentes – Proposta de Detecção

Espectro Rotacional Benzeno Deuterado

Arapiraca, A. F. C.; Pilling S. G.; Mohallem J. R. 2012A ser publicado

Proposta de experimento

para Momento Dipolar e

Frequências

Resultados Recentes – Proposta de Detecção

Espectro Rotacional Benzeno Deuterado

Arapiraca, A. F. C.; Pilling S. G.; Mohallem J. R. 2012A ser publicado

Rádio Observatório do ItapetingaAtibaia/SPAntena com diâmetro de 13,721 a 23 GHz

Primeira proposta de detecçãoComparação com cálculos teóricos

Obrigado