Pés na Terra, Olhos no Céu
Dois grandes tipos de telescópios têm dominado a astronomia moderna: os telescópios terrestres, instalados na superfície da Terra, e os telescópios espaciais, que orbitam fora da atmosfera terrestre. Ambos têm vantagens e limitações próprias, e desempenham papéis complementares na busca pelo conhecimento do cosmos.
Os telescópios terrestres são os mais antigos e os mais acessíveis. Encontram-se instalados em observatórios espalhados por todo o mundo, muitas vezes em locais elevados, isolados e de clima seco, como desertos e montanhas, para reduzir as interferências atmosféricas.
Estes telescópios têm beneficiado enormemente da evolução tecnológica: espelhos maiores, ótica adaptativa, sensores de alta resolução e inteligência artificial para processar dados em tempo real. Alguns dos maiores telescópios do mundo, como o Very Large Telescope (VLT) no Chile, o Keck Observatory no Hawai, ou o futuro Extremely Large Telescope (ELT), também no Chile, são exemplos notáveis do que os telescópios terrestres podem alcançar.
Para superar as limitações impostas pela atmosfera, os cientistas desenvolveram os telescópios espaciais: observatórios colocados em órbita da Terra ou em pontos estratégicos do sistema solar. O mais famoso de todos é o telescópio espacial Hubble, lançado em 1990, que revolucionou a astronomia com imagens impressionantes e dados cruciais sobre a formação de galáxias, buracos negros e a expansão do universo.
Mais recentemente, o James Webb Space Telescope (JWST) juntou-se ao Hubble, oferecendo uma visão ainda mais profunda do cosmos através do espetro infravermelho. Outros telescópios espaciais incluem o Chandra (raios-X), Spitzer (infravermelho), Gaia (mapeamento estelar) e o Fermi (raios gama).
Tanto os telescópios terrestres como os espaciais são indispensáveis para a astronomia moderna. Um fornece a robustez, a escalabilidade e a acessibilidade; o outro oferece a pureza da observação livre da atmosfera e a possibilidade de captar ondas eletromagnéticas invisíveis ao olho humano. Juntos, são os nossos olhos no cosmos, permitindo-nos descobrir galáxias distantes, analisar buracos negros e estudar atmosferas de exo-planetas.
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A luz branca pode ser decomposta com, por exemplo, um prisma, obtendo-se um espetro com todas as cores conhecidas ao qual chamamos de espetro contínuo. No entanto, quando um elemento químico interage com a luz, ao decompormo-la, haverá marcas negras no espetro. Ao invés de ser um espetro contínuo, temos um espetro descontínuo.
Estas marcas deixadas são sempre as mesmas para cada elemento químico, como uma impressão digital. Alguns telescópios espaciais fazem a decomposição da luz recebida, e enviam os espetros resultantes.
É através do estudo de espetros que é possível saber os elementos presentes na atmosfera de exo-planetas, e se são ou não favoráveis à existência de vida extraterrestre.
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Não vais precisar de plutónio nem atingir os 142km/h, os astrónomos viajam no tempo todos os dias com um telescópio, e em vez de um carro voador, tens um satélite gigante a ver estrelas mortas. É menos glamoroso, mas muito mais científico.
Tal como um atleta a competir numa corrida de 100 metros, a luz demora tempo para chegar ao destino, exceto que um atleta só terá de percorrer uma pista e demorará segundos, a luz percorrerá milhões de quilómetros para ser detetada na Terra e, mesmo sendo o movimento mais veloz até agora conhecido, demora muitos anos a chegar cá.
Por exemplo: A nebulosa de Órion encontra-se a aproximadamente 1500 anos-luz da Terra. 1 ano-luz é distância que a luz percorre em um ano, então a luz emitida pela nebulosa demorará 1500 anos a chegar à Terra. Desta maneira, o que é visto ao observar a nebulosa ocorreu há 1500 anos.
De certo modo a investigação espacial é uma viagem ao passado, o que nos ajuda a pouco a pouco a compreender e explorar novas leis físico-químicas, a origem do Universo e da vida.
Espaço: Formato de Bolso
Os telescópios desenvolvidos atualmente para as grandes observações espaciais zelam-se à tecnologia refletora, com o uso de um ou mais espelhos, e a utilização de uma série de instrumentos científicos que permitem a composição das magníficas fotografias que nos chegam.
Estes instrumentos estão adaptados para capturar a luz dos vários corpos espaciais, de acordo com a faixa de radiação eletromagnética para a qual o telescópio foi designado, e por isso têm detetores de fotões, compostos por pixels.
Aquando de uma observação astronómica, os pixels presentes nos detetores captam um fotão e transformam essa informação em um impulso elétrico, através do movimento de um eletrão, o valor da quantidade de eletrões em movimento é então armazenado no pixel na forma de número binário: Assim a fotografia espacial não é composta por quadrados com cores, mas sim quadrados com números. Estes números são lidos através do código binário, onde a cada um assimila-se uma sombra de cinzento. Dependendo do sensor, cada pixel costuma representar cerca de 65 000 sombras diferentes (Ex. Hubble e JWST).
Este não é o fim da história para os instrumentos óticos, se ficarmos pelo mecanismo descrito, as imagens resultantes iriam representar apenas a maior ou menor presença de luz da zona fotografada, independente a qual espetro pertença, quer seja luz visível de cor verde, luz ultravioleta, ou até mesmo raios-X. Como o espaço é abundante de luz de todo o espetro eletromagnético, as imagens seriam nada mais do que um clarão de branco. Para as observações serem valiosas, os instrumentos são embutidos de diferentes detetores, cobertos por um material condutor que só deteta a presença de luz de uma certa faixa de comprimentos de onda, e complementados por filtros que permitem a distinção das ondas de maior e menor comprimento dentro desse espetro.
Ainda confuso? Leva como exemplo o telescópio espacial James Webb. Um dos seus instrumentos de observação principal é a NIRcam, feita para observar luz infravermelha mais próxima do espetro visível, com menor comprimento de onda. Os detetores deste instrumento estão expostos à luz por um material semicondutor feito de Telureto de Mercúrio-Cádmio, que só absorve um fotão e o traduz em eletrão se este estiver entre os comprimentos de onda de um feixe infravermelho. Assim, toda a informação que chega ao pixel pertence ao espetro desejado.
No entanto, mesmo dentro deste espetro, conseguimos discernir ainda mais os feixes de luz, por isso, a NIRcam vem acompanhada de 29 filtros diferentes, que podem ser selecionados para o momento da fotografia. Estes permitem a passagem isolada de luz mais curta ou longa, e o fabrico de imagens individuais, com valores diferentes.
Cabe depois aos especialistas de imagem criar as composições astronómicas. Cada filtro gera uma imagem com certas paletes de cor cientificamente aceites, por exemplo, comprimentos mais curtos são representados por tons azulados, e comprimentos maiores tons avermelhados. Estas imagens, finalmente coloridas, são sobrepostas e geram belíssimas ilustrações com rico valor científico. É assim que a vastidão do espaço é resumida a uma pequena imagem no teu telemóvel.