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Pulsar 3D é uma simulação interativa em 3D de um Pulsar, uma estrela de nêutrons altamente magnetizada em alta rotação que emite feixes regulares (pulsos) de radiação eletromagnética. Esta simulação oferece uma experiência visual e educacional única para explorar as características e dinâmicas desses fascinantes objetos astronômicos.
- Navegador web moderno com suporte a WebGL (recomendado: Chrome, Firefox, Safari, Edge)
- PC, teclado, mouse
- Smartphone
- Tablet
Acessando a simulação:
- Acesse a página web da simulação em https://cometsinthesky.github.io/pulsar-3D/.
- Use o botão esquerdo do mouse para clicar e arrastar na cena para controlar a câmera
- Use o scroll do mouse para aumentar ou diminuir a distância do pulsar
- Use o botão direito do mouse para mover o pulsar na cena
- Botão pausa/play: pausa e continua a simulação
- Botão reiniciar: reinicia a simulação
- Tecla F: entra e sai do modo tela cheia
- Clique duplo em tela cheia: centraliza a câmera no pulsar
- Espaço: Pausa e inicia a simulação
- Teclas - e +: Velocidade de rotação
- Tecla P: Jatos de radiação
- Tecla R: Eixo de rotação
- Tecla M: Campo magnético
- Tecla G: Malha
A simulação Pulsar 3D utiliza a biblioteca Three.js para controle de câmera, criação de objetos em 3D e funções como o SkyBox para controle de fundo e imersão 3D.
O fundo estelar real da NASA, encontrado em Deep Star Maps, proporciona um ambiente autêntico e imersivo para a simulação. Esse conjunto de mapas estelares foi criado plotando a posição, brilho e cor de 1,7 bilhão de estrelas dos catálogos estelares Hipparcos-2, Tycho-2 e Gaia Data Release 2.
Além disso, a simulação inclui imagens descritivas sobre o comportamento dos pulsares, fornecendo um recurso didático valioso para uso em sala de aula. A simulação proporciona a visualização e interação da rotação do pulsar, campos magnéticos e emissões de radiação. Os usuários podem observar como esses elementos interagem e afetam o ambiente ao redor do pulsar, proporcionando uma compreensão mais profunda desses fenômenos astronômicos fascinantes.
Agora você está pronto para explorar a simulação e aprender mais sobre os Pulsares.
A detecção detalhada de pulsares por Jocelyn Bell foi um dos marcos mais significativos na astrofísica e na história da astronomia. Jocelyn Bell Burnell, uma estudante de pós-graduação da Universidade de Cambridge, desempenhou um papel fundamental na descoberta dos pulsares em 1967, juntamente com seu supervisor (FERREIRA, ANDRADE, LANGHI, 2024, no prelo).
A detecção inicial de pulsares ocorreu com a utilização de um radiotelescópio em Cambridge, na Inglaterra. Bell foi encarregada de analisar os dados coletados pelo radiotelescópio. O que tornou a detecção de pulsares por Jocelyn tão notável foi a precisão e a dedicação que ela demonstrou na análise dos dados. Ela notou um sinal de rádio regular e intermitente que não podia ser atribuído a nenhuma fonte de interferência conhecida. Cuidadosamente ela eliminou todas as possíveis causas, como interferência terrestre ou fontes naturais e chegou à conclusão de que o sinal tinha uma origem astronômica (FERREIRA, ANDRADE, LANGHI, 2024, no prelo).
Os pulsares que ela detectou eram estrelas de nêutrons altamente magnetizadas que giravam rapidamente e emitiam radiação eletromagnética em um feixe estreito, saindo dos polos magnéticos dessas estrelas colapsadas. À medida que a estrela de nêutrons rotacionava, o feixe de radiação viajou em direção à Terra em intervalos regulares, resultando nos pulsos de rádio observados por Jocelyn Bell. Como exemplo, pode-se imaginar um farol marítimo ao longo da costa que emite luz em pulsos contínuos e regulares, onde sua principal função é fornecer orientação e sinalização segura para a navegação marítima. No caso dos pulsares, seus pulsos contínuos carregam informações valiosas para os astrofísicos e astrônomos (FERREIRA, ANDRADE, LANGHI, 2024, no prelo).
O nome dado por Jocelyn ao primeiro pulsar, CP 1919, veio de Cambridge Pulsar sobre a - região do céu - ascensão reta 𝛼 = 19h 19m (CONDON; RANSOM, 2018, apud FERREIRA, ANDRADE, LANGHI, 2024, no prelo).
Em julho de 1967, um novo radiotelescópio de baixa frequência foi inaugurado na estação Lord’s Bridge do Observatório de Radioastronomia Mullard (MRAO) da Universidade de Cambridge, na Inglaterra. Cobrindo uma área de dois hectares, era o maior telescópio operacional naquela época para comprimentos de onda longos (4 metros). Os fios dessa antena estavam conectados a um laboratório central, de modo que o telescópio tinha "feixes" que apontavam para o sul e a uma declinação (altura) fixa no céu. À medida que a Terra girava, um círculo do céu com essa declinação passava por cada feixe a cada dia. Inicialmente, havia três feixes cobrindo três declinações, que poderiam ser alteradas mudando a fiação do sistema. Para detectar o rápido piscar ("cintilação") de uma fonte durante esses quatro minutos, em que passava pelo feixe, o sistema foi projetado com registradores de curto tempo de integração, algo incomum na época para radiotelescópios (PENNY, 2013, apud FERREIRA, ANDRADE, LANGHI, 2024, no prelo).
No começo do projeto, ao analisar as gravações feitas em tiras de papel, Jocelyn Bell notou uma fonte que apresentava um padrão de cintilação incomum. Após algumas semanas, percebeu que essa fonte, que não se assemelhava a outras fontes astronômicas conhecidas, nem às fontes terrestres de interferência de rádio, o sinal dela às vezes reaparecia, quando o telescópio estava apontado para uma direção específica do céu. Após cuidadosa investigação, Bell descobriu que essa fonte era observada na mesma hora sideral a cada dia, indicando ser uma fonte astronômica fixa. Ela discutiu isso com seu orientador e decidiram examinar mais de perto o padrão de cintilação. No início de novembro de 1967, um registrador de gráficos mais rápido foi instalado. Após um mês sem avistamentos, no dia 28 de novembro daquele ano, a fonte reapareceu e foi revelada como uma série de pulsos curtos (menos de 0,3 segundos) separados por cerca de 1,3 segundos (PENNY, 2013, apud FERREIRA, ANDRADE, LANGHI, 2024, no prelo). Como mostra as linhas de gráfico na parte superior da imagem abaixo, trata-se do sinal real capturado do pulsar CP1919.
Os pulsares são estrelas de nêutrons bastante compactas que emitem radiação eletromagnética em rajadas regulares, como pulsos, à medida que giram rapidamente em torno de seu eixo. Em geral, os Pulsares são estrelas compactas de dezenas de quilômetros de diâmetro, mas com massa média de 1,4 M☉ (massa solar), o que gera condições específicas de alta rotação, emissões de alta energia, fortes campos magnéticos e intenso campo gravitacional. Além disso, as estrelas de nêutrons representam um dos possíveis estágios finais da vida de uma estrela massiva, juntamente da explosão de supernova ou um buraco negro (PIRES; PEDUZZI, 2021, apud FERREIRA, ANDRADE, LANGHI, 2024, no prelo)
Mourão (1987) define em seu Dicionário Enciclopédico de Astronomia e Astronáutica, que um pulsar é uma:
Fonte de rádio estelar emissora de impulsos de duração média de 35 milésimos de segundo e que se repetem em intervalos extremamente regulares da ordem de 1,4 segundo, aproximadamente. Tal emissão deve ser produzida por uma muito pequena e densa estrela de nêutron que ao girar emite um feixe de ondas de rádio à semelhança dos clarões emitidos por um farol … O nome pulsar é oriundo da contração da expressão inglesa: Pulsa(ting) r(adio sources), que equivale a fonte de rádio pulsante (MOURÃO, 1987, p. 654, apud FERREIRA, ANDRADE, LANGHI, 2024, no prelo).
Com o avanço das detecções na radioastronomia, o melhoramento da precisão de detecção e o processamento dos dados de pulsares distantes, foi possível identificar o pulsar mais lento já detectado pelos astrônomos até o momento. Em 2018, um pulsar de aproximadamente 14 milhões de anos de idade, foi descoberto por um estudante de doutorado da Universidade de Manchester. A equipe realizou as observações através do Low-Frequency Array (LOFAR), cujo núcleo está localizado na Holanda, para detectar o pulsar PSR J0250+5854. Até anos anteriores, o pulsar de rotação mais lenta detectado tinha um período de rotação de 8,5 segundos. Esse novo pulsar, localizado na direção da constelação de Cassiopeia, a cerca de 5.200 anos-luz de distância da Terra, gira a uma velocidade mais lenta, num intervalo de 23,5 segundos (TAN et al, 2018, apud FERREIRA, ANDRADE, LANGHI, 2024, no prelo).
A simulação Pulsar 3D foi lançada oficialmente durante a Global Hands-on Universe Conference 2024 (https://www.facebook.com/watch/live/?ref=watch_permalink&v=1284263109605448&t=7150).
Um plano de aula detalhado em como utilizar o Pulsar 3D em sala de aula e em projetos pode ser acessado em https://zenodo.org/records/13824696.
A simulação Pulsar 3D foi registrada junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial – INPI, em 1º de outubro de 2024, sob o processo de número BR512024003499-4, com o apoio do Centro de Desenvolvimento Tecnológico (CDT) da Universidade de Brasília (UnB) e do Núcleo de Propriedade Intelectual (Nupitec).
Faz parte como um produto educacional do Programa de Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF), polo 01 - Universidade de Brasília (UnB), sob a orientação da Prof.ª Dr.ª Vanessa Carvalho de Andrade (UnB/IF). Tema da dissertação: "Dos Leds aos Pulsares: Uma Sequência Didática Imersiva para o Ensino de Física e Astrofísica nos Anos Finais do Ensino Fundamental" (FERREIRA; ANDRADE, 2025).
As imagens e textos desse projeto fazem parte, também, do artigo (no prelo) "DOS LEDS AOS PULSARES: UM EXPERIMENTO INTERATIVO DE BAIXO CUSTO PARA O ENSINO DE ASTRONOMIA E ASTROFÍSICA NA ESCOLA" (FERREIRA; ANDRADE; BATISTA; LANGHI, 2024).
Sugestões e feedback são bem vindos: lucasferreiraunb@gmail.com
Contribuições também são bem-vindas! Sinta-se à vontade para abrir uma Issue ou enviar um Pull Request.
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