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A investigação científica organiza-se em duas grandes equipas cuja actividade se centra nos seguintes tópicos:
 
Origem e Evolução de Estrelas e Planetas
O objectivo central do trabalho desta equipa inclui o estudo da física fundamental que rege a formação e evolução de estrelas e planetas. O trabalho desenvolvido pelos elementos da equipa tem uma forte componente observacional e ainda uma extensa contribuição teórica e de modelação.
Galáxias e Cosmologia Observacional
O objectivo desta equipa é contribuir ao mais alto nível para a compreensão da origem e evolução do universo e das suas estruturas em larga escala. A nossa prioridade estratégica são os aspectos observacionais da cosmologia (do rádio aos raios X), mas as nossas competências e interesses multidisciplinares incluem também modelos teóricos, fenomenologia, computação avançada e instrumentação astronómica.
Astronomical Instrumentation
The scientific participation in the technical development of Astronomical Instrumentation, which transverses both major scientific areas in CAUP, is also pursued. Its importance steams from the need to secure privileged access to existing and future facilities of the European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) and of the European Space Agency (ESA) and to contribute to the long term development of Astronomy in Portugal.

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço é (IA) é uma nova, mas muito aguardada, estrutura de investigação com uma dimensão nacional. Ele concretiza uma visão ousada, mas realizável para o desenvolvimento da Astronomia, Astrofísica e Ciências Espaciais em Portugal, aproveitando ao máximo e realizando plenamente o potencial criado pela participação nacional na Agência Espacial Europeia (ESA) e no Observatório Europeu do Sul (ESO). O IA é o resultado da fusão entre as duas unidades de investigação mais proeminentes no campo em Portugal: o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e o Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL). Atualmente, engloba mais de dois terços de todos os investigadores ativos em Ciências Espaciais em Portugal, e é responsável por uma fração ainda maior da produtividade nacional em revistas internacionais ISI na área de Ciências Espaciais. Esta é a área científica com maior fator de impacto relativo (1,65 vezes acima da média internacional) e o campo com o maior número médio de citações por artigo para Portugal.

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