O documento discute a astrofísica molecular, que estuda a formação, destruição e abundância de moléculas no universo. As moléculas são detectadas principalmente em nuvens moleculares, nebulosas planetárias e discos protoplanetários usando radiotelescópios e espectroscopia molecular e rotacional. Mais de 170 moléculas já foram detectadas nos meios interestelar e circumestelar.

1. Astrofísica Molecular
Radiotelescópios
Buscando Moléculas Antônio Arapiraca
no Espaço arapiraca@gmail.com
@ara_piraca

2. Astroquímica?
Evolução químico-física
do universo
Interface entre
Astronomia, Física e
Química
• Formação, destruição e
abundância de
moléculas

3. Onde encontrar?
•
Nuvens moleculares
•
Nascimento estelar
•
Nebulosas planetárias
•
•
Discos protoplanetários
•
Atmosferas planetárias
Cometas, meteroros e etc

4. Como estão?
•
Fase gasosa
•
Condensadas na superfície
de grãos de poeira
interestelar, cometas, etc.

5. Mais de 170 moléculas detectadas nos meios
interestelar e circumestelar

6. Mais de 170 moléculas detectadas nos meios
interestelar e circumestelar

7. Mais de 170 moléculas detectadas nos meios
interestelar e circumestelar
Morfologia de
nuvens
moleculares
Sgr B2

8. Como detectar?
Telescópios Infravermelhos
Radiotelescópios

9. Luz
Matéria
Espectroscopia

10. Espectro
Eletromagnético
Espectroscopia Molecular

11. Caso
Atômico Princípio físico da
espectroscopia:
Absorção e emissão
de radiação
luminosa
(energia)

12. Caso
Molecular
(Diatômica H - H)

Energia eletrônica
(UV-Vis)

Energia vibracional
(IR)

Energia rotacional
(MW, RF, FIR)

13. GEMINI Sul
(IR/banda vibracional)
Cordilheira dos
Andes

14. GEMINI Norte
(IR/banda vibracional)
Hawaii – Mauna Kea

15. VLA
27 antenas no Novo México – Eua
0.073 a 50 Ghz
http://www.vla.nrao.edu/

16. ALMA
64 antenas no platô de
Chajnantor – Chile
EUA/UE/Japão/Chile
35 a 950 Ghz
www.almaobservatory.org/

17. Janela de Rádio
Observação em Terra

18. Visão esquemática
da espectroscopia
com radiotelescópios

19. O que eu faço? Auxiliar
observações e
experimentos
Cálculos
Teóricos
Estrutura e
Propriedades

20. Meu Laboratório

21. Cálculos
de alto custo
computacional
Necessidade de
computação de
alto desempenho
(HPC)

22. HPC Cluster
BULL-UFMG
103 nós
850 cpus
Xeon quad
16 Gb Ram

23. Radiotelescópios “enxergam” no espectro
rotacional
Quais propriedades calcular?
Para obtermos o espectro rotacional de moléculas
devemos conhecer duas propriedades
Momento de Dipolo (Intensidades)
Constantes Rotacionais (Frequências)

24. Momento de Dipolo Molecular
(Distribuição de carga numa molécula)
Permite calcular
intensidades
de absorção e
emissão de
energia

25. Constantes Rotacionais
(Rotações em torno dos eixos)
Permite calcular as
frequências onde
ocorrem as transições
rotacionais

26. Isotopólogos?
Isotopólogos são
moléculas
substituídas
isotopicamente
Por exemplo: átomos
de hidrogênio
substituídos por
átomos de deutério

27. Porque Deuterados?
Possibilita a detecção
utilizando
radiotelescópios
Amplicação de
detectabilidade
A deuteração faz surgir
um Momento Dipolar em
algumas moléculas

28. Resultados Recentes – Proposta de Detecção
Espectro Rotacional
Benzeno Deuterado
Excelente
acordo entre
teoria e
experimento
Arapiraca, A. F. C.; Pilling S. G.; Mohallem J. R. 2012
A ser publicado

29. Resultados Recentes – Proposta de Detecção
Espectro Rotacional
Benzeno Deuterado
Proposta de
experimento
para Momento
Arapiraca, A. F. C.; Pilling S. G.; Mohallem J. R. 2012
Dipolar
A ser publicado

30. Resultados Recentes – Proposta de Detecção
Espectro Rotacional
Benzeno Deuterado
Proposta de
experimento
para Momento
Dipolar e
Arapiraca, A. F. C.; Pilling S. G.; Mohallem J. R. 2012
A ser publicado
Frequências

31. Rádio Observatório do Itapetinga
Atibaia/SP
Antena com diâmetro de 13,7
21 a 23 GHz
Primeira proposta de
detecção
Comparação com
cálculos teóricos

32. Obrigado