Como os astrônomos sabem encontrar cada estrela do céu?

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 18 de Julho de 2021 às 18h00
Lucas Pezeta/Pexels

Um dos primeiros passos para qualquer pessoa que deseja se tornar astrônomo é, geralmente, encantar-se com o céu noturno. O encanto os leva às primeiras observações, com instrumentos simples, e se torna paixão. A partir daí, candidatos a astrônomos — amadores ou profissionais — passam a aprender a identificar os objetos celestes. Mas como?

Desde os primórdios da humanidade, olhamos para as estrelas, a Lua, planetas e outros corpos celestes. Felizmente, nossa espécie se tornou muito boa em acumular e transferir conhecimento de uma geração para outra. Assim, dominamos a arte não só de olhar e identificar os objetos do céu, como também de aprender com eles. Foi através dessa astronomia observacional, a olho nu, que descobrimos muitas coisas sobre nosso planeta, antes mesmo do surgimento dos telescópios.

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Como astrônomos sabem localizar estrelas?

(Imagem: Reprodução/Bob King/Sky&Telescope)

Os povos antigos dependiam muito da astronomia, porque, através dela, sabiam a respeito das estações do ano, épocas de plantio e de colheita, e podiam se localizar, seja em terra, seja em mar. Para muitos povos indígenas do Brasil pré-colonial, por exemplo, as Plêiades — chamadas pelos tumpinambá de “Seichu” — eram usadas para marcar a virada de ano. Os planetas Vênus, Marte, Mercúrio e Júpiter também eram nos mapas estelares criados por eles, enquanto algumas constelações demarcavam o início e fim de estações do ano.

Então, era fundamental saber identificar os objetos celestes, e um dos principais meios para isso eram as constelações, que nada mais são do que um grupo de estrelas facilmente identificável, graças à associação das figuras que elas formam com algum objeto mundano. Este foi provavelmente o primeiro método para mapear e identificar as estrelas do céu. Os primeiros registros desse tipo de conhecimento encontrados pelos pesquisadores estão nas paredes da caverna de Lascaux, na França, e data de 17.300 anos atrás.

Ainda hoje, as constelações são uma das primeiras lições de qualquer iniciante na astronomia, porque identificando as estrelas, é possível encontrar qualquer outro objeto visível apenas com telescópios. A União Astronômica Internacional (IAU) passou a reconhecer oficialmente, em meados do século XX, as constelações como regiões do céu, e não mais apenas como figuras formadas por estrelas. Assim, temos uma esfera celeste dividida geometricamente em 88 regiões que podem ser usadas para localizar objetos cósmicos.

Desse modo, o iniciante que aprender a identificar as 88 regiões no céu já pode se aprofundar e procurar por objetos mais tênues, que só aparecem nas lentes dos telescópios. Para aprender a localizar cada região, há ferramentas muito úteis, como o planisfério, que mostra como o céu noturno estará em cada noite do ano. Os planisférios modernos são descendentes diretos do astrolábio, instrumento náutico antigo em forma esférica com uma haste móvel.

(Imagem: Reprodução/Diegorodriguez/Wikimedia Commons)

Planisférios são incríveis porque funcionam como um mapa em tempo real. À medida que o astrônomo gira um dos círculos do instrumento para indicar o dia e o mês do ano em que se encontra, a parte vazada revela o céu como ele aparecerá naquela noite — ou algo muito aproximado disso. Como o céu noturno é diferente de acordo com o Paralelo terrestre onde o observador se encontra, há uma versão do planisfério para cada latitude. Assim, é possível construir aquele que melhor atende às necessidades de acordo com sua região.

Incontáveis instrumentos como este foram projetados no século passado, e mesmo nos dias de hoje, com a tecnologia fornecendo ferramentas digitais extremamente precisas e robustas, os planisférios ainda são importantes para um aprendizado mais adequado. Quando se aprende a encontrar os principais objetos celestes com um bom par de binóculos, o astrônomo desejará adquirir instrumentos mais sensíveis, como telescópios.

Nesse ponto, outros métodos de identificação se tornam necessários, porque quanto mais distante o objeto, mais precisa deve ser a localização, o que exige meios refinados de coordenadas. Existem vários sistemas, mas o mais conhecido é baseado nas latitudes e longitudes terrestres, porém imaginando-as como linhas na “esfera” celeste.

Para um exercício prático, digamos que queremos encontrar a nebulosa do Caranguejo. Devemos saber que ela fica na constelação do Touro, então podemos procurá-la naquela região com um telescópio, mas isso pode levar algum tempo porque essa área do céu é muito vasta o campo de visão de um telescópio é muito pequeno. Com coordenadas, entretanto, saberemos exatamente para onde apontar a lente do instrumento.

Como funcionam as coordenadas

(Imagem: Reprodução/Sky at Night Magazine)

Existem diferentes sistemas de coordenadas, e um deles é o equatorial. Este, por sua vez, tem duas variantes, uma baseada na localização do observador, e outro baseado em uma linha do equador universal. O primeiro deles, chamado Sistema Equatorial Local, usa como coordenadas a declinação e o ângulo horário. O segundo, o Sistema Equatorial Universal, usa a declinação e a ascensão reta.

As coordenadas equatoriais são constantes em intervalos de tempo longos, como décadas ou mesmo séculos, com algumas pequenas variações como resultado dos movimentos de precessão da Terra e do movimento próprio dos objetos cósmicos. Por isso, esse sistema é amplamente utilizado e adotado em softwares e telescópios com montagens equatoriais.

Declinação é o ângulo medido em graus entre o equador celeste e o astro em questão. Objetos no hemisfério celeste norte tem declinação positiva e objetos no hemisfério celeste sul, negativas, então a numeração vai de +90º (polo norte celeste) a -90º (polo sul celeste). Já a ascensão reta é ângulo (medido em horas, minutos e segundos) entre o astro e a localização do centro do Sol no equinócio de março.

Parece um pouco confuso, mas à medida que se observa o céu noturno com frequência, fazendo anotações e percebendo como a esfera celeste gira acima de nós (por causa do movimento de rotação do nosso planeta), as coisas começam a ficar mais simples. Para exemplificar, vamos encontrar a nebulosa do Caranguejo pelo sistema de coordenadas usando o Stellaruim — um poderosíssimo software astronômico em tempo real, cujo download é gratuito.

Como mencionamos, a nebulosa que queremos encontrar está na constelação de Touro, o que já nos ajuda a saber quando ela estará visível. É que os objetos podem ficar acima de nossas cabeças durante o dia, o que não nos ajuda na observação, então precisamos começar o planejamento descobrindo que dia ele estará no céu noturno. Pelo Stellarium, vemos que a constelação de Touro aparece na noite de São Paulo na semana do dia 24 de agosto. Nessa data, Touro também estará longe da Lua, o que é uma vantagem, porque a Lua pode ofuscar os objetos mais tênues.

Visão do céu em São Paulo, às 3h21m do dia 24/8, em São Paulo, em direção ao Norte, segundo o Stellarium (Imagem: stellarium.org)

Agora, precisamos encontrar a nebulosa. O Stellarium pode nos apontar o objeto facilmente pelo sistema de busca, mas queremos aprender a localizar objetos por coordenadas. No caso da Caranguejo, a ascensão reta é de 5h 34,5min e a declinação é de + 22° 01’. Conforme a imagem abaixo, essa informação corresponde à localização da constelação de Touro (a acensão reta está indicada na parte superior da imagem e a declinação na lateral esquerda).

Aproximação na constelação de Touro (Imagem: stellarium.org)

Ampliando bem nas coordenadas, podemos encontrar finalmente a nebulosa. Este é apenas um dos métodos que os astrônomos dispõem para localizar objetos celestes.

A nebulosa do Caranguejo encontrada pelas coordenadas (Imagem: stellarium.org)

Outros sistemas e bancos de dados

Existem outros sistemas, adotados internacionalmente como padrões para pesquisas astronômicas. A padronização é fundamental nos dias de hoje, porque qualquer pesquisa realizada por um astrônomo dependerá de dados coletados por outros pesquisadores, e assim por diante. Os catálogos e as coordenadas são atualizadas com certa frequência pela União Astronômica Internacional. Os principais são:

  • Sistema Internacional de Referência Celestial (ICRS): o atual sistema de referência padrão, baseada no baricentro do Sistema Solar, com eixos “fixos” em relação ao espaço. As coordenadas ICRS são aproximadamente iguais às coordenadas equatoriais, que vimos acima.
  • Quinto Catálogo Fundamental (FK5): faz parte do “Catálogo de estrelas fundamentais”, que fornece uma série de seis catálogos de dados posicionais de alta precisão para uma pequena seleção de estrelas para definir um referencial celestial.
  • Sistema galáctico de coordenadas: usa coordenadas esféricas, com sua origem no Sol e a direção primária alinhada com o centro aproximado da Via Láctea. É inclinado 63º em relação ao Equador Celeste.
  • Sistema de coordenadas elípticas: comumente usado para representar as posições e órbitas de objetos do Sistema Solar, com origem no centro do Sol ou no centro da Terra.

Por fim, existem os bancos de dados, que guardam informações dos objetos e suas respectivas coordenadas nos principais sistemas. Um deles é o Simbad, mantido pelo Centre de données astronomiques de Strasbourg, França, que contém dados de estrelas e corpos além do Sistema Solar desde 1981. Em 2020, já guardava informações de 5.800.000 estrelas e cerca de 5.500.000 objetos não estelares como galáxias, nebulosas planetárias, aglomerados, novas e supernovas.

A nebulosa do Caranguejo encontrada no sistema de busca do Simbad (Imagem: SIMBAD Astronomical Database)

Com esses bancos de dados, os astrônomos não apenas obtém coordenadas para qualquer objeto, como podem programar telescópios robustos por computador, para que apontem o alvo e o acompanhem à medida que a esfera celeste se move (ou melhor, a Terra gira). Pode parecer “trapaça”, mas é que não há necessidade de “reinventar a roda” sempre que se observa o universo. Uma vez que a ciência já sabe onde os objetos estão, boa parte do trabalho dos cientistas é reduzida e eles podem focar em questões que a ciência ainda não desvendou.

Apesar da facilidade oferecida pela tecnologia, iniciantes não devem pular a etapa de aprender o básico das constelações, até porque boa parte da "magia" do aprendizado reside neste processo "analógico" de observar a olho nu, fazer anotações, e aprender a localizar estrelas, planetas e até mesmo aglomerados globulares e a galáxia de Andrômeda.

Fonte: Sky & TelescopeUSP/Centro de Divulgação da AstronomiaPlanetário da UFSC

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