Astronomia

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Desde o início, o homem sempre olhou para o céu em busca de possíveis correlações entre as suas histórias e os fenômenos cósmicos. Essas primeiras observações eram frutos da imaginação e da criatividade humana, o que deu origem as constelações. Elas também originaram à organização dos ciclos na agricultura, a contagem do tempo e os pontos referências para orientar-se na terra e no mar. Eles relacionavam os objetos no céu (e seus movimentos) a fenômenos como a chuva, a seca, as estações do ano e as marés.

O homem também utilizou as primeiras observações astronômicas para fins religiosos: em algumas culturas, as estrelas, bem como a luz natural em um céu escuro, foi logo identificada como a divindade responsável pela proteção dos acontecimentos humanos. Acredita-se geralmente que os primeiros astrônomos profissionais foram os sacerdotes. A compreensão que eles tinham pelo céu era visto como algo divino, daí a antiga ligação da astronomia com o que hoje conhecemos como astrologia

Os sumerianos, criadores da escrita cuneiforme (8.000 A.C), registraram os primeiros acontecimentos astronômicos relacionadas com is eclipses lunares e solares, bem como o do aparecimento de cometas, sempre vistos como anúncios de catástrofes enviadas por deuses raivosos.

Um exemplo de ferramenta na astronomia antiga são os primeiros monumentos astronômicos megalíticos, como o famoso complexo de Stonehenge, os montes de Newgrange, os Menir e os vários outros edifícios projetados com a função de observar o espaço sideral. Muitos destes monumentos mostram a relação do homem pré-histórico com o céu, bem como as excelentes capacidades de precisão das observações.

Em Stonehenge, por exemplo, cada pedra pesa em média 26 toneladas. A avenida principal que parte do centro do monumento aponta para o local no horizonte em que o Sol nasce no dia mais longo do verão (solstício). Nessa estrutura, algumas pedras estão alinhadas com o nascer e o pôr do Sol no início do verão e do inverno.

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Stonehenge – Condado de Salisbury  (Inglaterra – UK)

Grécia Antiga

Os gregos antigos desenvolveram a astronomia, a qual eles relacionavam como um ramo da matemática, a um nível bem sofisticado. O primeiro astrônomo a desenvolver um modelo geométrico de três dimensões para explicar o movimento aparente dos planetas foi Eudoxo de Cnido no século IV a.C; seu modelo era baseado em esferas homocéntricas, e era geocêntrico. Seu contemporâneo mais jovem, Heraclides do Ponto, propôs que a Terra rodava ao redor de seu eixo.

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Eudoxo de Cnido

Aristóteles (384-322 a.C) desenvolveu uma ideia de Universo, com a Terra no seu centro e com todo o resto rodando ao seu redor em órbitas que eram círculos perfeitos, que tinha um poder explanatório considerável e prevaleceu por séculos. Ao desenvolver e popularizar esse modelo cosmológico, Aristóteles tenha talvez mais ajudado o conhecimento do que o prejudicado.

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Aristóteles

A Máquina de Anticítera, um dispositivo originário da Grécia antiga que calculava os movimentos dos planetas, data de aproximadamente 80-87 a.C.e foi o primeiro ancestral dos computadores astronômicos. Foi encontrado nos destroços de um antigo naufrágio na ilha grega de Anticítera, entre Cítera e Creta. O dispositivo ficou famoso por usar uma engrenagem diferencial, que anteriormente se acreditava ter sido inventada no século XVI, e pela miniaturização e complexidade de suas partes, que foram comparadas a um relógio feito no século XVII. O mecanismo original está exposto na Coleção do Bronze do Museu Nacional Arqueológico de Atenas, acompanhado por uma replica. Outra replica está em exposição no Museu do Computador Americano em Bozeman, Montana.

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A Máquina de Anticítera

O estudo da astronomia pelos gregos antigos não era limitado somente à Grécia, mas foi posteriormente desenvolvido nos séculos II e III a.C, nos estados helenísticos e em particular na Alexandria. No século III a.C., Aristarco de Samos foi o primeiro a propor um sistema inteiramente heliocêntrico, enquanto Eratóstenes, usando ângulos de sombras criadas em regiões totalmente distintas, estimou a circunferência da Terra com uma grande precisão.

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O Primeiro Modelo Heliocêntrico – Aristarco de Samos

No século seguinte, Hiparco fez inúmeras contribuições importantes, incluindo a primeira medição da precessão e a compilação do primeiro catálogo de estrelas. Ele propôs uma física alternativa a de Aristóteles, em um tratado que infelizmente foi perdido. Hiparco, que foi o primeiro astrônomo grego a insistir na precisão das medições, foi a fonte principal de Ptolomeu que escreveu a obra de arte da astronomia geocêntrica, o Megale Syntaxis (Grande Síntese), mais conhecido pelo seu título árabe Almagesto, que teve um efeito duradouro na astronomia até a Renascença. Hiparco também propôs nosso sistema moderno de magnitude aparente.

Astronomia Islâmica e da Idade Média

Os textos gregos prosperaram no mundo Árabe e nas mãos de padres em paróquias remotas que necessitavam de conhecimentos básicos em astronomia para calcular a data exata da Páscoa, um procedimento chamado de Cálculo da Páscoa. O mundo árabe, sobre a influencia do Islã, havia se tornado mais culto, e muitos trabalhos importante da Grécia antiga foram traduzidos para o árabe, usados e guardados em bibliotecas. O astrônomo persa do final do século IX Al-Farghani, escreveu extensivamente sobre o movimento de corpos celestes. Seu trabalho foi traduzido para o latim no século XII.

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Al-Nujum Walharkat al samawiyya – Al-Farghani

(Compêndio da Ciência das Estrelas)

No final do século X, um grande observatório foi construído perto de Teerã, no Irã, pelo astrônomo al-Khujandi que observou uma série de trânsitos meridianos do Sol, que o permitiu calcular a obliquidade do elíptico, também conhecido como a Inclinação axial da Terra em relação ao Sol.

Na Pérsia, Omar Khayyam compilou muitas tabelas e realizou uma reforma no calendário que era um pouco mais preciso que o Juliano e bem próximo ao Gregoriano. Uma grande façanha foi seu cálculo do ano que foi de 365,24219858156 dias, que é preciso até a sexta casa decimal.

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Omar Khayyam

No ano de 1100, a Europa começava a experimentar um aumento de interesse pelo estudo da natureza como parte da Renascença do século XII. A astronomia, na época, foi considerada uma das sete artes liberais, fazendo-o um dos assuntos centrais de qualquer Studium Generale (conhecido como “Universidade”).

O modelo dos gregos mais relembrado durando a Idade Média foi o modelo geocêntrico, no qual a Terra esférica estava no centro do cosmos ou universo, com o Sol, a Lua e os outros planetas cada um ocupando sua própria esfera concêntrica. As estrelas fixas compartilhavam a esfera mais distante.

Durante a Idade Média percebe-se que houve um retrocesso considerável no campo de estudos ocidental devido a influência da Igreja Católica. Os muçulmanos trouxeram nessa época um desenvolvimento científico exemplar a ser analisado. Eles absorveram o conteúdo de Ptolomeu e desenvolveram novas teorias geográficas.

Al-Idrisi foi responsável pela criação do mapa-múndi mais completo do mundo árabe, sem usar as coordenada de Ptolomeu, desenhou o mapa de cabeça para baixo, pois era a visão muçulmana do globo terrestre.

Já Al-Biruni foi um astrônomo, historiador, médico, geólogo, matemático, físico, geógrafo. De acordo com Max Meyerhoff, ele é provavelmente a figura mais proeminente dos formados estudiosos muçulmanos.

Civilizações Mesoamericanas

Os códices maias incluíam tabelas detalhadas para calcular as fases da Lua, a repetição de eclipses e o aparecimento e desaparecimento de Vênus como a estrela da manhã ou como da tarde. Acredita-se que os Maias orientavam um grande número de estruturas em relação ao extremo nascer e pôr de Vênus. Para os antigos maias, Vênus era o patrono da guerra, e acredita-se que muitas das batalhas que foram registradas tenham sido sincronizadas com os movimentos desse planeta. Marte também é citado e preservado em códices astronômicos antigos e na antiga mitologia maia.

Embora o calendário Maia não seja atrelado ao Sol, John Teeple propôs que os Maias calcularam o ano solar de com mais precisão que o calendário Gregoriano. Tanto a astronomia quanto intrincados esquemas numerológicos para medir o tempo eram componentes de vital importância para a Religião Maia.

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Calendário Maia

Renascença

A renascença chegou na astronomia através dos estudos de Nicolau Copérnico, que propôs um modelo heliocêntrico do Universo. Seu trabalho foi defendido, ampliado e corrigido, pelas ideias de Galileu Galilei e Johannes Kepler.

Kepler, usando observações a olho nu feitas pelo astrônomo Tycho Brahe, descobriu as leis do movimento planetário que carregam seu nome (embora ele as tenha publicado misturadas com outras ideias, e não dava a importância que damos a elas hoje).

Galileu foi um dos primeiros a observar o céu noturno com um telescópio, e após construir um telescópio refrator 20x, descobriu as quatro maiores luas de Júpiter em 1610. Essa foi a primeira observação conhecida de satélites orbitando outro planeta. Ele também observou que nossa Lua apresentava crateras, e observou (e explicou corretamente) as manchas solares. Isso somado ao fato de Galileu ter notado que Vênus exibia um completo conjunto de fases, similar as fases da Lua, foi visto como incompatível com o modelo geocêntrico defendido pela igreja, o que levou a muita controvérsia.

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Galileu Galilei

Unificando a Física e a Astronomia

Isaac Newton apertou ainda mais os laços entre a física e a astronomia através de sua Lei da Gravitação Universal. Percebendo que a mesma força que atraía os objetos para o centro da Terra mantinha a Lua em órbita ao redor da Terra, Newton conseguiu explicar – em um único quadro teórico – todos os fenômenos gravitacionais. Em seu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, ele derivou as Leis de Kepler dos primeiros princípios. Os desenvolvimentos teóricos de Newton criaram muitos dos alicerces da física moderna.

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Isaac Newton

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Os Princípios Matemáticos da Filosofia Natural – Isaac Newton

Novas Visões do Cosmo

No final do século XIX, cientistas começaram a descobrir formas de luz que eram invisíveis ao olho nu: raios-X, raios gama, ondas de rádio, micro-ondas, radiação ultravioleta e a radiação infravermelha. Essas descobertas tiveram um grande impacto na astronomia, criando os campos da astronomia infravermelha, rádio astronomia, astronomia do raio-X e finalmente astronomia dos raios gama.

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Espectro Eletromagnético

Com o advento da espectroscopia foi evidenciado que outras estrelas eram similares ao Sol, mas com temperaturas, massas e tamanhos diferentes. A existência de nossa galáxia, a Via Láctea, como um grupo separado de estrelas só foi evidenciado no século XX, junto com a descoberta de galáxias “externas”, e logo após, a expansão do Universo visto pela recessão da maioria das galáxias em relação a nossa.

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Rádios Telescópios – ALMA (Chile)

A Astronomia no Brasil

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Aspectos Históricos

A astronomia brasileira, enquanto ciência institucionalizada e produtiva, é uma atividade recente. Ela desenvolveu-se a partir da implantação da pós-graduação, no início da década de 1970. Apesar disso houve iniciativas muito anteriores: o primeiro observatório astronômico no Hemisfério Sul foi instalado em 1639 no Palácio Friburgo, Recife (PE), pelo astrônomo holandês Georg Markgraf.

Esse observatório foi destruído em 1643 durante a expulsão dos holandeses, e mais tarde os jesuítas instalaram um observatório no Morro do Castelo, na cidade do Rio de Janeiro (RJ), em 1730.

Alguns anos após a declaração de independência, foi assinado por D. Pedro I, em 15 de outubro de 1827, o ato de criação do Imperial Observatório do Rio de Janeiro.

Com a proclamação da República, ele passou a ser denominado Observatório Nacional, uma das mais antigas instituições científicas brasileiras. No seu primeiro século de existência, o Observatório Nacional organizou e participou de diversas expedições científicas de astronomia, sendo a mais famosa a que confirmou a Teoria da Relatividade em Sobral (CE), em 1919, comandada por uma equipe inglesa.

No início do século XX construíram-se observatórios em Porto Alegre (RS) e São Paulo (SP), mas somente nas décadas de 1960 e 1970, com a construção de um telescópio de 60 cm no ITA, em São José dos Campos, e com a instalação de telescópios de 50 a 60 cm em Belo Horizonte (MG), Porto alegre (RS) e Valinhos (SP), começaram realmente as pesquisas de Astrofísica no país. Nessa época chegaram os três primeiros doutores em Astronomia formados no exterior, e eles participaram da instalação dos programas de pós-graduação no país.

Paralelamente se inicia a construção do Observatório do Pico dos Dias, no qual foi inaugurado em 1981, o telescópio de 1,60 m. Sua operação ficou sob a responsabilidade do Laboratório de Astrofísica, criado em 1985. Esse foi, de fato, o primeiro laboratório nacional efetivamente criado no Brasil, e sua operação procurou seguir as melhores práticas internacionais em termos de gestão e utilização dos equipamentos. Com isso a comunidade astronômica desenvolveu-se e pôde dar um passo além, com a entrada no Consórcio Gemini, em 1993, e a formação do Consórcio SOAR, em 1998.

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Observatório Pico dos Dias – Minas Gerais

Grupos de pesquisa

Os maiores grupos de pesquisa em Astronomia estão concentrados na USP e nas universidades federais, UFRGS, UFRJ e UFRN, assim como institutos do Ministério da Ciência e Tecnologia, no Observatório Nacional e no INPE.

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Observatório Dietrich Schiel e Centro de Divulgação da Astronomia – USP

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Observatório do Valongo – UFRJ

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As principais áreas de pesquisa são Astronomia Estelar (óptica e infravermelha), Cosmologia Teórica e Astronomia Extragaláctica.

Ensino e divulgação da Astronomia

Astronomia envolve uma combinação de ciência, tecnologia e cultura e é uma ferramenta poderosa para despertar o interesse em Física, Química, Biologia e Matemática, inspirando os jovens às carreiras científicas e tecnológicas. Mais do que isso, mostra ao cidadão de onde viemos, onde estamos e para onde vamos.

A Astronomia, é matéria dos níveis fundamental e médio, estando incluída na Lei de Diretrizes e Bases da Educação, no Plano Nacional da Educação.

A Astronomia consta dos currículos escolares do ensino fundamental na temática Terra e universo, já que o céu e o universo podem ser usados para despertar a imaginação e mostrar que o método científico pode ser usado mesmo para coisas que não podemos tocar. Mas há poucas iniciativas de disseminação de conceitos em Astronomia nesse nível de ensino.

A Olimpíada Brasileira de Astronomia, organizada pela Sociedade Astronômica Brasileira, já atinge mais de dez mil escolas do País, 75 mil professores e 860 mil estudantes, e tem sido uma ferramenta importante para difundir material didático e interesse pela astronomia a todos os cantos do país.

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As atividades do Ano Internacional de Astronomia em 2009, comemorando os 400 anos do uso do telescópio por Galileu, permitiu um acesso sem precedente da população a telescópios, palestras, notícias e eventos astronômicos.

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Mas a forma de ensino de Astronomia que atinge a maior parcela da população se dá nos planetários distribuídos pelo país, que, embora sejam poucos, em vista da extensão do país, atendem a um grande número de estudantes.

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Planetário de Brasília (DF)

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Planetário Rubens Azevedo – Fortaleza (CE)

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Planetário da Gávea – Rio de Janeiro (RJ)

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Planetário do Ibirapuera – São Paulo (SP)

No ensino médio, temas de Astronomia já são contemplados parcialmente na Física, mas precisam ser modernizados. Nesse nível de ensino, é possível usar o céu como um vasto conjunto de laboratórios de Física: cinemática e dinâmica, termodinâmica, física nuclear, relatividade. Algumas universidades, como a USP, têm programa de pré-iniciação científica, em que estudantes do segundo grau são tutorados por astrônomos profissionais, preservando vocações para a carreira científica.

Ronaldo Rogério de Freitas Mourão

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Foi um astrônomo brasileiro, fundou o Museu de Astronomia e Ciências Afins (MAST), na cidade do Rio de Janeiro, pesquisador e sócio titular do Instituto Histórico e Geográfico Brasileiro (IGHB).

Mourão publicou seus primeiros artigos de divulgação científica na revista Ciência Popular, em 1952. Desde então, possui quase cem livros publicados e mais de mil ensaios publicados em livros, revistas e jornais. Suas principais contribuições científicas foram:

  • 1956- Observações de Marte durante a oposição de 1956 no Observatório Nacional;
  • 1961- Apresentação de um trabalho sobre Estrelas Duplas Visuais no Simpósio da IAU de 11/12 de agosto em Berkeley, EUA;
  • 1962- Apresentação em julho de 1962 na Assembléia Geral da IAU, trabalho sobre a periodicidade das faixas do planeta Júpiter e a transparência dos anéis de Saturno, que mereceu elogios dos renomados astrônomos A. Dollfus de Paris E V. Moroz da Academia de Ciências de Moscou;
  • 1964- Apresentou um trabalho no “Colloque d’ Calcul Numérique e Mathématique Appliqué de Sille, estabelecendo novas relações a serem utilizadas na aplicação do método de Thiele-Innes;
  • 1966- Apresentação de um trabalho sobre novo método de cálculo de órbitas circulares de estrelas duplas visuais no Colloque d’ Calcul Numérique e Mathématique Appliqué de Rouen;
  • 1968- Foi indicado pela Dra. Barbara Middlehurst, da Smithsonian Institution como Coordenador no Brasil do Programa LION (Lunar International Observers Network) para colaborar com observações lunares no Projeto Apollo da NASA-JPL. Envolvendo 23 profissionais e amadores o Programa foi um sucesso e muito elogiado pelos participantes;
  • 1969- Constatação da existência de um companheiro invisível da estrela dupla Aitken 14 que foi confirmada pelo astrônomo Baize do Observatório de Paris. Na ocasião, Mourão levantou a hipótese de que poderia ser um novo sistema solar;
  • 1971- Em junho apresentou dois trabalhos na reunião anual da SBPC em Curitiba, PR, sobre estrelas duplas visuais;
  • 1972- Neste ano de 3 a 7 de abril, participou do Colloque nº 18 da IAU sobre Asteroides, Cometas e Matéria Meteorítica em Nice, França, ocasião em que apresentou um trabalho sobre os efeitos dos erros de medidas no método das dependências utilizado em astrometria fotográfica;
  • 1974- Participou neste ano do Colloque nº 33 da IAU em em Oaxtepec, México, onde apresentou duas comunicações sobre os sistemas múltiplos Hussey 1339 e Córdoba 197;
  • 1980- Em seu estágio no Observatório em La Silla, Chile, Mourão descobriu nada menos que 72 novos asteroides. Seu nome está imortalizado no asteroide nº 2590 descoberto em 22 de maio de 1980 pelo astrônomo belga H. Debehogne.

 

Graduação e pós-graduação em Astronomia

Além da licenciatura, que forma os professores do ensino médio e fundamental, cursos de Astronomia no ensino superior são ótimas preparações para carreiras científicas e tecnológicas.

O objetivo dos astrônomos é utilizar o universo como laboratório, deduzindo de sua observação as leis da física que poderão ser utilizadas em atividades muito práticas, como prever marés, estudar a queda de asteroides sobre a Terra, entender como funcionam reatores nucleares e analisar o aquecimento da atmosfera por efeito estufa, causado pela poluição. São atividades necessárias para a sobrevivência e o desenvolvimento da espécie humana. Além disso, foram produzidos nas estrelas todos os elementos químicos que são a base da vida.

No Brasil, a grande maioria dos pesquisadores em Astronomia e Astrofísica fizeram bacharelado em Física, e depois a pós-graduação, mestrado e doutorado em Astronomia.

É importante realçar que um profissional de Astronomia só entra realmente no mercado de trabalho após obter o doutorado. Durante os últimos anos da graduação e durante toda a pós-graduação, a grande maioria dos estudantes recebe bolsa das agências financiadoras brasileiras CNPQ, CAPES e FAPESP, está última em São Paulo.

Os astrônomos profissionais trabalham nos institutos de pesquisa do Ministério de Ciência e Tecnologia: INPE, LNA, CBPF e nas universidades. Uma parcela ainda pequena trabalha em empresas privadas, como Embratel, mas a grande capacitação em informática que eles aprendem tem levado alguns para a área de computação e instrumentação.

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Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – São José dos Campos (SP)

Uma das grandes deficiências no ensino de Astronomia é a falta de formação dos professores do ensino fundamental e médio nesta área. A Astronomia é ensinada nas cadeiras de Geografia e Ciências no ensino fundamental, mas ainda são poucos os professores de Geografia que tiveram cursos de Astronomia a sua graduação. Mesmo no ensino médio, onde os parâmetros curriculares exigem vários conhecimentos de Astronomia e licenciatura em física, ainda há muitos cursos de licenciatura sem cursos específicos de Astronomia.

À falta de formação específica dos professores, soma-se a ausência de material didático em astronomia, e há muitas falhas nos livros didáticos.

Iniciativas de cursos de extensão têm sido realizadas pela USP, pelo INPE e pela UFRGS, assim como cursos a distância pelo Observatório Nacional.

Os encontros de Ensino de Astronomia (EREAs e ENEAs) são um fórum importante para formular uma política de ensino de Astronomia na formação de professores de Ciências e na estruturação dos tópicos a serem ensinados no primeiro e segundo graus.

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9º Encontro Nacional de Astronomia em 2006 – Brasília (DF)

O Brasil possui alguns milhares de astrônomos amadores, em quase duzentos clubes e associações regionais em todos os estados. Esses números são muito próximos aos de países da Europa Ocidental e Ásia.

Suas principais atividades se agrupam em duas áreas. A mais tradicional é a da divulgação da astronomia ao grande público, realizada pelos clubes locais e frequentemente atuando em parceria com planetários e universidades.

Na última década, organizados em uma rede nacional de observação amadora (REA), os amadores têm tido também papel ativo na obtenção de dados observacionais potencialmente utilizáveis em trabalhos posteriores de pesquisa por instituições profissionais. Dezena de asteroides, dezesseis supernovas e um cometa foram descobertos por amadores brasileiros.

Desde 1998, a comunidade amadora realiza encontros nacionais anuais (ENAST), sempre em cidades distintas e abertos à participação de estudantes e do público leigo.

Assim como na maioria dos países desenvolvidos, a tendência de colaboração entre a comunidade amadora e a profissional tem sido incrementada nos últimos anos, notadamente com a realização do Ano Internacional da Astronomia em 2009.

Referências Bibliográficas

O Livro de Ouro do Universo – Ronaldo Rogério de Freitas Mourão

Fascínio do Universo – Augusto Damineli e João Steiner

Site do Clube de Astronomia de Brasília

Wikipédia

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