Quais são os principais instrumentos usados para a observação do espaço?

Ao longo do tempo, nossa compreensão do céu evoluiu de maneira impressionante — sendo que, até 1609, a única maneira de observarmos o céu noturno era a olho nu. Foi então que Galileu Galilei criou a primeira ferramenta para observar o espaço com mais detalhes, a luneta. Hoje, possuímos grandes telescópios aqui na Terra e até mesmo em sua órbita. Ampliamos o nosso olhar e fomos além — percebemos que o nosso planeta não é o único e o Sol é uma entre cerca 400 bilhões de estrelas — isso pensando apenas na Via Láctea. Mas quais são os principais instrumentos usados para a observação do espaço à nossa disposição hoje em dia?

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Observar o espaço é analisar o espectro eletromagnético — conhecido como a luz, que recebemos dele em várias faixas, emanada ou refletida por corpos celestes. Nesse espectro, temos a luz visível, a qual é responsável pelas cores que nossos olhos são capazes de absorver e processar. Mas nessa vastidão do universo, existem outras fontes de luz em frequências invisíveis para nós, como os raios gama, raio-x, o infravermelho e também as ondas de rádio. Para isso, é necessário o uso de equipamentos especificamente desenvolvidos para "enxergar" essas outras frequências.

Por isso, possuímos uma série de instrumentos que ampliam nossa percepção e compreensão do espaço — capazes de enxergar a alta energia que um buraco negro emana de seus polos ao consumir matéria ou, então, estrelas recém-nascidas por dentro de grandes nebulosas. Do nível mais amador e sem grandes pretensões aos maiores observatórios na Terra (e em sua órbita), usados por astrônomos profissionais em todo o mundo, qual será o melhor instrumento usado para observação do espaço?

Principais instrumentos para observação do espaço

Binóculos

Um binóculo é formado por um par de lunetas que se valem das propriedades da óptica com suas lentes, para ampliar nosso campo de visão — assim como os telescópios. São comumente usados por observadores iniciantes na astronomia. Em questão de desempenho, são parecidos com telescópios mais básicos, mas se destacam por serem mais leves, mais baratos e portáteis. É uma ótima ferramenta para começar a estudar o céu noturno, antes de migrar para um telescópio propriamente dito. Com ele, é possível observar Júpiter e suas luas, nebulosas (a de Órion, por exemplo) e algumas galáxias distantes.

Telescópios

Telescópios são ferramentas que usam lentes ou espelhos curvos para captar e focar a luz. No entanto, diferentemente de um binóculo, um telescópio requer um pouco mais de conhecimento técnico na manipulação. Através deles, conseguimos enxergar objetos celestes de pouca luminosidade ou que estejam a grandes distâncias.

Existem dois tipos principais de telescópios. O primeiro é o refrator, que capta e foca imagens através de lentes — para enxergar objetos mais distantes, carece de lentes mais grossas. O segundo tipo é o refletor, que capta e amplia a luz através de espelhos esféricos e é o tipo mais usado por ser mais barato do que os refratores, além de mais leves — também é conhecido como telescópio Newtoniano em homenagem ao seu inventor, Isaac Newton.

O maior telescópio terrestre se encontra no Observatório do Roque de los Muchachos, na Espanha, o Gran Telescopio Canarias, conhecido como GRANTECAN (GTC). É do tipo refletor e possui um espelho com 10,4 metros de diâmetro — localizado a uma altura de 2.267 metros, sempre em condições de céu aberto e livre de nuvens. É capaz de observar galáxias bem distantes.

Telescópios Espaciais

Telescópios espaciais apresentam algumas vantagens em relação aos terrestres, como a ausência da turbulência atmosférica e de poluição luminosa — fatores que atrapalham na hora de captar a luz vinda do espaço. Contudo, vale ressaltar que eles não substitutem os observatórios terrestres, já que seus trabalhos são complementares, e não "rivais".

Abaixo, um pouco sobre alguns dos principais telescópios espaciais já lançados à órbita:

Telescópio Espacial Hubble (HST)

O Hubble opera a uma altitude de 560 km, que funciona como um grande telescópio refletor — seu espelho principal tem um diâmetro de 2,4 metros para captar a luz visível. Ele também é capaz de observar o universo em outras faixas de frequência da luz, como raio gama, raio-X e infravermelho. É um instrumento de grande importância para a história da astronomia, pois ele revolucionou nossa compreensão sobre o universo — assim como Galileu com a luneta.

Telescópio espacial Fermi de raios gama (FGST)

Raios gamas são a forma mais energética de radiação e liberam uma energia bilhões de vezes maior do que a luz visível. Para tanta energia assim, só um evento tão gigante para provocar a liberação dessa grande quantidade de energia, como os jatos lançados por buracos negros ao consumirem matéria, supernovas ou quilonovas. O FGTS observa o fluxo de energia no universo e através dele percebemos o quão dinâmico ele é. Para isso ele conta com o Telescópio de grande área (LAT) e Monitor de explosão de raios gama (GBM), que captam e filtram os raios gama. O LAT é a principal ferramenta do telescópio e funciona com quatro subsistemas que filtram essa grande energia.

Observatório de raios-X Chandra

O Chandra observa o universo pelo raio-x e, para isso, ele conta com quatro espelhos que são mais resistentes do que os usados em telescópios ópticos (como o Hubble). Isso porque os fótons de raios-X penetram em um espelho da mesma forma como uma bala atinge uma parede, pois são extremamente energéticos. O observatório conta com outras ferramentas científicas como os espectrômetros LETG e HETG que fornecem informações mais detalhadas sobre a composição desses raios. É capaz de observar supernovas e remanescentes delas.

SOFIA (sigla para Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)

O SOFIA é um telescópio refletor de 2,7 metos de diâmetro, capaz de observar o universo no infravermelho do espectro eletromagnético. É um dos observatórios espaciais mais interessantes, pois ele é usado dentro de um avião Boeing 747 que voa bem alto na atmosfera — livrando-se das interferências das camadas de ar.

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Radiotelescópios

Ao contrário dos telescópios, os radiotelescópios funcionam como grandes antenas em formato parabólico que "leem" o universo através das frequências de rádio — as quais são invisíveis aos nossos olhos. Captam frequências de rádio emitidas ou refletidas por objetos celestes bem distantes da Terra — como pulsares ou galáxias ativas (chamadas de quasares) —, pois emitem radiação em radiofrequência. Alguns funcionam através do conjunto de vários pequenos radiotelescópios.

Abaixo, alguns dos principais radiotelescópios do mundo:

Atacama Large Millimeter Array (ALMA)

O ALMA conta com um conjunto de 66 antenas parabólicas, dentre elas 54 possuem 54 metros de diâmetro e o restante 12 metros — a performance do radiotelescópio depende do funcionando sincronizado de todas as antenas. Ele observa a luz emitida por objetos com baixa temperatura, permitindo que mistérios como a formação de planetas, “impressões digitais” de moléculas complexas ou a radiação residual do Big Bang sejam desvendados. O radiotelescópio fica localizado a 5 km de altura, no Deserto do Atacama, no Chile, a uma altitude elevada e onde a atmosfera é limpa e seca — diminuindo qualquer fator que possa atrapalhar a observação.

Radiotelescópio FAST

O Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST), como bem o nome diz, é um radiotelescópio com 500 metros de diâmetro — o que faz dele o maior do mundo. É considerado o “olho da China”, onde se encontra, e sua principal missão é observar a evolução do universo, incluindo fenômenos como ondas gravitacionais, matéria escura e sinais que possam indicar a existência de civilizações extraterrestres. O FAST também é capaz de observar "rajadas rápidas de rádio" (FRB, sigla em inglês), que são fenômenos com grande energia e que duram apenas por milissegundos; sua origem ainda é um grande mistério.

"Diferentões"

Estes são apenas alguns exemplos dos principais instrumentos usados para observação do espaço, mas existem uma porção de outros telescópios e radiotelescópios pelo mundo. Alguns projetos são curiosos, como é o caso do Event Horizon Telescope (EHT), que nos proporcionou a primeira imagem real de um buraco negro, localizado no centro da galáxia M87. O projeto envolve uma rede global de radiotelescópios, combinando dados de várias estações — um das maiores ações de cooperação entre diversas instituições e observatórios profissionais —, formando uma espécie de telescópio virtual do tamanho do planeta Terra.

Além disso, em complemento às ferramentas de observação do céu noturno, atualmente existe um grande número de aplicativos, ou simuladores para computador, que podem auxiliar um observador iniciante em seus estudos. Binóculos e telescópios menores são utilizados por astrônomos amadores e, os maiores e complexos, por astrônomos profissionais. Mas isso não impede que um amante da astronomia possa visitar um destes grandes observatórios pelo mundo, pois a maioria deles tem até visita guiada para o grande público — isto é, em tempos que não sejam estes de pandemia e distanciamento social.

O importante é conhecer as ferramentas que temos à nossa disposição para contemplar e estudar o céu noturno. Olhar para o céu é reconhecer parte de si — como dizia o célebre Carl Sagan: “nós somos uma forma de o cosmos conhecer a si mesmo”.