Ao expandir a nossa visão para além da imaginação dos nossos antepassados
esses maravilhosos instrumentos, os telescópios, abrem um caminho para uma compreensão
mais profunda e detalhada da natureza. - René Descartes, 1637.
Durante milhares de anos, a Humanidade contemplou o fascinante céu nocturno
sem se aperceber que as estrelas da Via Láctea são outros sóis
ou que biliões de galáxias irmãs compõem o resto do Universo
ou que somos apenas pequenos pontos
nos 13,7 mil milhões de anos de história do Universo.
Usando apenas os nossos olhos, não tínhamos meios de
descobrir outros sistemas solares em redor de outras estrelas, ou de
determinar se existe vida em outros locais do Universo.
Hoje estamos no bom caminho para desvendar muitos dos
mistérios do Universo, e vivemos na era que provavelmente
é a era mais notável de descoberta astronómica.
Eu sou o Dr. J e serei o vosso guia do telescópio –
o incrível instrumento que se tornou a porta de entrada
da humanidade no Universo.
Olhos no Céu Telescópio: 400 anos de descobertas
1. Nova visão dos céus
Há quatro séculos atrás, em 1609, um homem foi até
aos campos perto da sua casa.
Apontou o seu telescópio artesanal para a Lua, os planetas e as estrelas.
O seu nome era Galileu Galilei.
A Astronomia nunca mais seria a mesma.
Hoje, 400 anos após Galileu ter apontado um telescópio para o céu pela 1ª vez
os astrónomos usam espelhos gigantes, no topo de montanhas remotas, para examinar o céu.
Radiotelescópios recolhem ruídos fracos e sussurros do espaço.
Os cientistas até enviaram telescópios para o espaço, para ficarem
bem acima dos distúrbios provocados pela nossa atmosfera.
E o que têm encontrado é de cortar a respiração!
No entanto, não foi Galileu que inventou o telescópio.
O crédito vai para Hans Lipperhey, um obscuro
fabricante de óculos Holandês/Alemão.
Mas ele nunca usou este telescópio para olhar para as estrelas.
Em vez disso, ele achou que a sua nova invenção iria beneficiar
sobretudo marinheiros e soldados.
Lipperhey era de Middelburg, que na altura era uma grande cidade comercial
na recém formada República da Holanda.
Em 1608, Lipperhey descobriu que quando olhava para um objecto distante
através de uma lente convexa e outra côncava, o objecto era ampliado
se as duas lentes estivessem à distância certa uma da outra.
Tinha nascido o telescópio!
Em Setembro de 1608, Lipperhey revelou a sua invenção
ao Príncipe Maurits da Holanda.
Não podia ter escolhido um momento melhor, pois
na altura a Holanda estava envolvida na
Guerra dos 80 Anos com Espanha.
As novas lunetas conseguiam ampliar os objectos, logo podiam mostrar
os barcos e as tropas inimigas que se encontravam longe demais para serem vistas
à vista desarmada.
Uma invenção mesmo muito útil!
Mas o governo Holandês nunca concedeu a Lipperhey uma patente pelo seu telescópio.
A razão foi que outros comerciantes também reivindicaram a invenção
especialmente o concorrente de Lipperhey, Sacharias Janssen.
A disputa nunca foi resolvida.
E, até hoje, as verdadeiras origens do telescópio continuam envoltas em mistério.
O astrónomo italiano Galileu Galilei, pai da física moderna
ouviu falar do telescópio e decidiu construir um para ele.
Há cerca de dez meses, chegou-me aos ouvidos que um certo
flamengo construiu uma luneta, através da qual os objectos
embora se encontrem a grande distância do observador, se vêm tão nitidamente
como se estivessem perto.
Galileu foi o maior cientista da sua era.
Foi também um grande apoiante da nova visão do mundo defendida
pelo astrónomo polaco Nicolau Copérnico, que sugeriu
que era a Terra que orbitava o Sol e não ao contrário.
Com base naquilo que tinha ouvido sobre o telescópio holandês, Galileu
construiu os seus próprios instrumentos.
Eram de qualidade muito superior.
Finalmente, sem poupar trabalho nem despesas, consegui
construir para mim próprio um excelente instrumento que
faz com que objectos, observados através dele, pareçam quase
mil vezes maiores do que se fossem vistos com a nossa visão natural.
Era tempo de apontar o seu telescópio para o céu.
Fui forçado à convicção que a superfície
da Lua não é nem plana, nem uniforme e nem exactamente esférica
como acreditam um grande número de filósofos
mas sim irregular, rugosa e cheia de cavidades e proeminências
não muito diferente da superfície da Terra.
Uma paisagem de crateras, montanhas e vales.
Um mundo como o nosso!
Umas semanas mais tarde, em Janeiro de 1610, Galileu observou Júpiter.
Junto ao planeta viu quatro pintas de luz, que mudavam
a sua posição no céu, noite após noite, juntamente com Júpiter.
Era como um lento ballet cósmico de satélites a orbitar o planeta.
Estes quatro pontos de luz viriam a ser conhecidos como
as luas galileanas de Júpiter.
Que mais descobriu Galileu?
As fases de Vénus!
Tal como a Lua, Vénus aumenta e diminui, de crescente até
cheio, e de volta ao início.
Estranhos apêndices nos lados de Saturno.
Manchas escuras na superfície do Sol.
E, é claro, estrelas.
Milhares delas, talvez mesmo milhões.
Cada uma delas demasiado fraca para ser observada a olho nu.
Foi como se a Humanidade de repente tivesse tirado a venda.
Lá fora, havia um Universo por descobrir.
As notícias acerca do telescópio espalharam-se pela Europa como um incêndio.
Em Praga, na corte do Imperador Rudolfo II, Johannes Kepler
melhorou o design do instrumento.
Em Antuérpia, o cartógrafo Holandês Michael van Langren produziu
os primeiros mapas fidedignos da Lua, que mostravam o que ele acreditava serem
continentes e oceanos.
E Johannes Hevelius, um rico fabricante de cerveja da Polónia, construiu grandes
telescópios no seu observatório em Danzig.
Este observatório era tão grande que ocupava três telhados!
Mas os melhores instrumentos da época foram provavelmente os construídos
por Christiaan Huygens na Holanda.
Em 1655, Huygens descobriu Titã, a maior lua de Saturno.
Uns anos mais tarde, as suas observações revelaram o sistema de anéis de Saturno
algo que Galileu nunca tinha compreendido.
E finalmente, em Marte Huygens observou marcas escuras e as brilhantes
calotes polares.
Poderia existir vida neste mundo remoto e estranho?
Esta pergunta ainda hoje mantém os astrónomos ocupados.
Os primeiros telescópios eram todos refractores que usavam
lentes para recolher e focar a luz das estrelas.
Mais tarde as lentes foram substituídas por espelhos.
Este telescópio reflector foi originalmente construindo por Niccolò Zucchi
e mais tarde aperfeiçoado por Isaac Newton
Já no final do século XVIII, os maiores espelhos do mundo
eram fundidos por William Herschel, um organista que se tornou astrónomo
e que trabalhava com a sua irmã Caroline.
Na sua casa em Bath, na Inglaterra, os Herschel vertiam
escaldante metal derretido para um molde e quando este arrefecia
eles podiam polir a superfície, de modo a reflectir a luz das estrelas.
Durante a sua vida, Herschel construiu mais de 400 telescópios.
O maior deles era tão grande que eram precisos 4 empregados
para operar as várias cordas, rodas e roldanas
necessárias para seguir o movimento das estrelas no céu nocturno
que é provocado, é claro, pela rotação da Terra.
Herschel era agora uma espécie de topógrafo, perscrutava os céus e
catalogava centenas de novas nebulosas e estrelas binárias.
Descobriu também que a Via Láctea devia ser um disco plano.
E até mediu o movimento do Sistema Solar através desse disco
pela observação relativa do movimento das estrelas e dos planetas.
E no dia 13 de Março de 1781, descobriu um novo planeta - Urano.
Só 200 anos mais tarde é que a sonda Voyager 2 da NASA
mostrou aos astrónomos os primeiros grandes planos desse mundo distante.
No luxuriante e fértil campo da Irlanda, William Parsons
o terceiro Conde de Rosse, construiu o maior telescópio do século XIX.
Com um espelho de metal com uns colossais 1,8 metros de diâmetro, o telescópio
gigante ficou conhecido como "O Leviatã de Parsonstown".
Nas ocasionais noites límpidas e sem luar, o Conde sentava-se ao telescópio
e embarcava numa viagem pelo Universo.
Até à Nebulosa de Orion – que agora se sabe ser um berço estelar.
Seguindo até à Nebulosa do Caranguejo, o remanescente de uma supernova.
E a "nebulosa" do redemoinho?
Lorde Rosse foi o primeiro a reparar na sua majestosa forma em espiral.
Uma galáxia como a nossa, com complexas nuvens de poeira escura e gás brilhante
milhares de milhões de estrelas e, quem sabe -
talvez até planetas semelhantes à Terra.
O telescópio tinha-se tornado a nossa nave de exploração do Universo.
2. Maior é melhor
À noite, os nossos olhos adaptam-se ao escuro.
As pupilas dilatam para que os olhos captem mais luz.
Por isso, é possível distinguir objectos mais ténues e estrelas menos brilhantes.
Agora imaginem que tinham uma pupila com 1 metro de diâmetro.
Pareceriam muito estranhos, mas teriam visão sobrenatural!
E é isso que os telescópios fazem por nós.
Um telescópio funciona como um funil.
A lente ou espelho principal foca a luz, que é concentrada no olho.
Quanto maior o espelho ou lente do telescópio, mais ténues serão os objectos que se podem ver.
Por isso, o tamanho é realmente importante.
Mas qual é o limite de tamanho de um telescópio?
Na realidade não é muito grande, se for um refractor.
A luz tem de entrar pela lente principal.
Por isso ela tem de ficar na frente.
Se a lente for muito grande, torna-se muito pesada e começa a deformar devido ao próprio peso.
E por isso a imagem aparece distorcida.
O maior refractor da história foi completado em 1897, e está no observatório Yerkes, perto de Chicago.
A lente principal tinha pouco mais de 1 metro de diâmetro.
Mas o tubo tinha uns incríveis 18 metros de comprimento.
Com a construção do telescópio Yerkes, os construtores de refractores atingiram o seu limite.
Querem telescópios maiores?
Pensem em espelhos.
Num telescópio reflector, a luz é reflectida por um espelho, em vez de passar através de uma lente.
Isso significa que os espelhos podem ser muito mais finos que as lentes, e podem ser colocados atrás.
Por isso é possível construir espelhos muito maiores que lentes.
Os grandes espelhos chegaram ao Sul da Califórnia há 1 século.
Naquela altura, o monte Wilson era um pico remoto, no meio das montanhas de São Gabriel.
Os céus eram limpos e as noites escuras.
Foi aqui que George Ellery Hale construiu um telescópio de 1,5 metros.
Apesar de ser mais pequeno que o Leviatã de Lorde Rosse, tinha muito mais qualidade.
E também estava numa localização muito melhor.
Hale convenceu o empresário local John Hooker a financiar um espelho de 2,5 metros.
Toneladas de vidro e aço foram arrastados até ao topo do monte Wilson.
O telescópio Hooker ficou concluído em 1917.
Permaneceu como o maior telescópio do mundo durante 30 anos.
Uma grande peça de artilharia cósmica, preparada para atacar o Universo.
E realmente atacou-o.
Em conjunto com o incrível tamanho do novo telescópio, vieram também
transformações na maneira de observar.
Os astrónomos já não espreitavam através da ocular do novo gigante.
Eles recolhiam a luz em chapas fotográficas durante horas a fio.
Nunca ninguém tinha conseguido observar tão longe o cosmos.
As nebulosas espirais” estavam afinal a transbordar com estrelas individuais.
Será que poderiam dar origem a sistemas estelares como a Via Láctea?
Na nebulosa” de Andrómeda, Edwin Hubble descobriu um tipo de estrelas muito especial
que variam de brilho com a precisão de um relógio.
A partir destas observações, Hubble deduziu a distância a Andrómeda:
quase 1 milhão de anos-luz.
As nebulosas espirais”,, como Andrómeda, eram afinal galáxias de pleno direito.
Mas isso não era a única coisa incrível.
A maioria das galáxias estava a afastar-se da Via Láctea.
No monte Wilson, Hubble descobriu que as galáxia próximas se afastavam a pequena velocidade
enquanto as mais distantes se moviam muito mais depressa.
A conclusão?
O Universo estava a expandir-se.
O telescópio Hooker tinha revelado a mais importante descoberta da Astronomia do séc. XX.
Graças ao telescópio somos capazes de traçar a história do Universo.
Há pouco menos de 14 mil milhões de anos atrás, nasceu o Universo
numa enorme explosão de tempo e espaço, matéria e energia, chamada
o Big Bang.
Pequenas ondulações quânticas cresceram até enormes e densos pedaços na sopa primordial.
A partir destes, formaram-se as galáxias.
Uma surpreendente variedade de tamanhos e formas.
A fusão nuclear nos núcleos das estrelas deu origem a novos átomos.
Carbono, oxigénio, ferro, ouro.
As explosões de supernovas espalharam estes elementos pesados pelo espaço.
O material de construção de novas estrelas.
E planetas!
A certa altura, de alguma forma, simples moléculas orgânicas evoluíram até organismos vivos.
A vida é um dos milagres de um Universo em permanente evolução.
Nós somos apenas poeira cósmica.
É uma visão grandiosa e uma estória arrebatadora.
Que nos foi revelada por observações com telescópios.
Imaginem: sem o telescópio só saberíamos da existência de seis planetas
uma Lua e poucos milhares de estrelas.
A Astronomia estaria ainda na infância.
Quais tesouros escondidos, estes postos avançados do Universo foram faróis
para aventureiros desde tempos imemoriais.
Príncipes e soberanos, políticos ou industriais, da mesma forma que homens de ciência
sentiram o chamamento dos inexplorados oceanos do espaço, e forneceram
os instrumentos que rapidamente expandiram a esfera da exploração.
George Ellery Hale tinha ainda um último sonho:
construir um telescópio com o dobro do tamanho do anterior recordista.
Apresento-vos a velha senhora da Astronomia do século XX.
O Telescópio Hale, de 5 metros, no monte Palomar.
Mais de 500 toneladas de peso, equilibradas com tal precisão
que se move com a graciosidade de uma bailarina.
O seu espelho de 40 toneladas mostra-nos estrelas 40 milhões de vezes mais ténues que o limite do olho humano.
Concluído em 1948, o telescópio Hale deu-nos imagens sem igual de planetas
enxames de estrelas, nebulosas e galáxias.
O gigante Júpiter e as suas muitas luas.
A espantosa Nebulosa da Chama.
Ténues madeixas de gás na nebulosa de Orion.
Mas será que podíamos fazê-los ainda maiores?
Bem, os astrónomos soviéticos tentaram no final dos anos 70.
No topo das montanhas do Cáucaso, construíram o Bolshoi Teleskop Azimutalnyi
com um espelho primário de 6 metros de diâmetro.
Mas este nunca correspondeu às expectativas.
Era demasiado grande, caro e difícil.
Então os construtores de telescópios tiveram de desistir?
Será que tiveram de enterrar os sonhos de instrumentos cada vez maiores?
Será que a história do telescópio teve um fim prematuro?
É claro que não.
Nos dias de hoje há em funcionamento telescópios com 10 metros.
E estão a ser planeados alguns ainda maiores.
Qual é a solução?
Novas tecnologias.
3. O contributo da tecnologia
Tal como os carros actuais já não se parecem com o Ford T, também
os modernos telescópios são radicalmente diferentes dos seus predecessores
como o telescópio Hale, de 5 metros.
Para começar, as montagem são muito mais pequenas.
As montagens antigas eram equatoriais, com um dos eixos
sempre paralelo ao eixo de rotação da Terra.
Para seguir o movimento aparente do céu o telescópio tinha simplesmente
de rodar em torno desse eixo, com a mesma velocidade com que a Terra roda.
Fácil de fazer, mas ocupa muito espaço.
As modernas montagens alt-azimutais são muito mais compactas.
Com este tipo de montagem, aponta-se o telescópio de maneira semelhante a um canhão.
Escolhe-se a orientação, a seguir a altura, e já está.
O problema é seguir o movimento do céu.
O telescópio tem de rodar em torno dos dois eixos, com velocidades variáveis.
O que só se tornou possível quando os telescópios começaram a ser controlados por computador.
Uma montagem menor é mais barata de construir.
Além disso, cabe numa cúpula menor, o que reduz ainda mais o custo
e melhora a qualidade da imagem.
Reparem, por exemplo, nos telescópios Keck, no Havai.
Apesar dos seus espelhos de 10 metros terem o dobro do tamanho
do telescópio Hale, cabem em cúpulas menores
que a do Monte Palomar.
Os espelhos dos telescópios também evoluíram.
Costumavam ser grossos e pesados.
Agora são finos e leves.
Espelhos com muitos metros de diâmetro são fundidos em enormes fornos rotativos.
E têm menos de 20 centímetros de espessura.
Uma complexa estrutura de suporte impede o espelho fino
de rachar sob o seu próprio peso.
Pistões e motores controlados por computador ajudam também a manter
a forma perfeita do espelho.
Este sistema é conhecido por óptica activa.
A ideia é compensar e corrigir as deformações no espelho principal
provocadas pela gravidade, pelo vento, ou por mudanças de temperatura.
Só que um espelho fino também pesa menos.
O que significa que toda a estrutura de suporte, incluindo a montagem
pode também ser mais leve e esbelta.
E barata!
Este é o Telescópio de Novas Tecnologias, de 3,6 metros
construído no final dos anos 80 por astrónomos europeus.
Ele serviu de teste para muitas das novas tecnologias
usadas na construção de telescópios.
Nem o edifício que o envolve tem muito em comum com as tradicionais cúpulas dos telescópios.
O NTT foi um grande sucesso.
Mas era altura de quebrar a barreira dos 6 metros.
O Observatório Mauna Kea está situado num dos pontos de maior altitude do Pacífico
4200 metros acima do nível do mar.
Nas praias do Havai, os turistas gozam o Sol e o surf..
Mas lá no cimo, os astrónomos enfrentam temperaturas gélidas
e a doença de altitude, na sua busca para desvendar os segredos do Universo.
Os telescópios Keck são dos maiores do mundo.
Os seu espelhos têm 10 metros de diâmetro e são muito finos.
Segmentado como o chão de uma casa de banho, é formado por 36 segmentos hexagonais
cada um deles controlado com precisão nanométrica.
São verdadeiros gigantes, dedicados à observação dos céus.
As catedrais da ciência.
Anoitecer em Mauna Kea.
Os telescópios Keck começam a recolher fotões provenientes das profundezas do cosmos.
Os seus espelhos gémeos combinam, para se tornarem ainda maiores
que todos os telescópios anteriores.
Qual será o alvo de hoje?
Um par de galáxias a colidir, a milhares de milhões de anos-luz de distância?
Uma estrela moribunda, que num último fôlego se transforma numa nebulosa planetária?
Ou talvez um planeta extra-solar que possa albergar vida?
No Cerro Paranal, no deserto chileno do Atacama – o local mais seco do planeta -
encontramos aquele que é, de longe, o maior equipamento de Astronomia alguma vez construído:
o europeu Telescópio Muito Grande.
O VLT são na realidade 4 telescópios num só.
Cada um com espelhos de 8,2 metros.
Antu.
Kueyen.
Melipal.
Yepun.
Nomes nativos Mapuche para Sol, Lua, Cruzeiro do Sul e Vénus.
Os enormes espelhos foram fundidos na Alemanha, polidos em França, viajaram de barco para o Chile
e depois lentamente transportados pelo deserto.
Ao por-do-Sol, são abertas as cúpulas dos telescópios.
A luz das estrelas chega aos espelhos do VLT.
Fazem-se novas descobertas.
Um laser rasga o céu.
Este projecta uma estrela artificial na atmosfera
90 quilómetros acima das nossas cabeças.
Detectores de frentes de onda medem a distorção na imagem desta estrela
provocada pela turbulência atmosférica.
De seguida, há computadores que dizem aos espelhos flexíveis
como se devem deformar para corrigir esta deformação.
Na prática, anulando o cintilar das estrelas.
A esta técnica chamamos óptica adaptativa, e é o grande passe de magia
da Astronomia moderna.
Sem ela, a nossa visão do Universo ficaria desfocada por causa da atmosfera.
Com ela, as imagens ficam perfeitas.
A outra bruxaria” óptica é conhecida por interferometria.
A ideia é reunir num único ponto a luz de dois telescópios
a uma certa distância, mas preservando
o deslocamento relativo das ondas de luz.
Se for feito com precisão suficiente, os dois telescópios
actuam como um único e gigantesco espelho
com a dimensão da distância entre eles.
A interferometria dá aos telescópios uma visão de águia.
Permite que telescópios mais pequenos adquiram um grau de detalhe que
só seria possível com telescópios muito maiores.
Os telescópios Keck em Mauna Kea juntam-se com regularidade
como um interferómetro.
No caso do VLT, os 4 telescópios podem funcionar em conjunto.
Também se podem juntar a eles vários pequenos
telescópios auxiliares, para aumentar ainda mais o detalhe das imagens.
Outros telescópios grandes podem ser encontrados por todo o mundo.
O Subaru e Gemini Norte, em Mauna Kea.
O Gemini Sul e o Magalhães, no Chile.
O Grande Telescópio Binocular no Arizona.
Todos eles foram construídos nos melhores locais possíveis.
Altos e secos, límpidos e escuros.
Os seus olhos são do tamanho de piscinas.
Quitados” com óptica adaptativa, para anular a falta de nitidez
provocada pela atmosfera.
às vezes chegam mesmo a ter a resolução de um monstro virtual
tudo graças à interferometria.
E isto é o que eles já nos mostraram.
Planetas.
Nebulosas.
Os tamanhos reais – e formas esborrachadas – de alguma estrelas.
Um planeta frio, que orbita uma anã castanha.
E estrelas gigantes a rodopiar à volta do centro da Via Láctea
guiadas pela gravidade de um buraco negro supermassivo.
Já evoluímos bastante desde os tempos de Galileu.
4. Da prata ao silício
Há 400 anos, quando Galileu Galilei quis mostrar a outros
o que tinha visto com o seu telescópio, teve de fazer desenhos.
A esburacada face da Lua.
A dança dos satélites jovianos.
Manchas solares.
Ou as estrelas em Orion.
Ele reuniu os seus desenhos e publicou-os num pequeno livro
O mensageiro das estrelas”..
Essa era a única maneira de partilhar as suas descobertas
com outros.
Durante mais de 2 séculos, os astrónomos tinham também de ser artistas.
Olhando através das oculares, ele faziam desenhos
detalhados do que viam.
A paisagem lunar.
Tempestades na atmosfera de Júpiter.
Subtis véus de gás numa nebulosa distante.
E às vezes exageravam na interpretação do que viam.
Pensaram que linhas escuras na superfície de Marte eram canais
o que sugeria a existência de uma civilização na superfície do planeta vermelho.
Hoje sabemos que os canais eram uma ilusão de óptica.
O que os astrónomos precisavam era uma maneira objectiva de gravar
a luz que recolhiam com os telescópios, sem que a informação tivesse de
passar primeiro pelos seus cérebros e canetas.
A fotografia veio ao resgate.
O primeiro daguerreótipo da Lua.
Foi feito em 1840 por Henry Draper.
A fotografia tinha menos de 15 anos de existência, mas os astrónomos
já se tinham apercebido das suas potencialidades revolucionárias.
Mas como é que funcionava a fotografia?
A sensível emulsão da chapa fotográfica continha
pequenos grãos de sais de prata.
Ao expô-los à luz, eles ficavam escuros.
Por isso o resultado era uma imagem do céu em negativo
com estrelas escuras num fundo claro.
Mas a grande vantagem é que as placas fotográficas podem ser
expostas durante horas a fio.
Quando nós olhamos para o céu com os nossos olhos
depois de nos habituarmos ao escuro, não vê-mos cada vez mais estrelas
só por ficarmos mais tempo a observá-las.
Mas com a chapa fotográfica podemos fazer exactamente isso.
Pode recolher e somar-se a luz durante horas.
Por isso uma exposição mais longa revela cada vez mais estrelas.
E mais.
E ainda mais.
Nos anos 50, o telescópio Schmidt no observatório Palomar
foi usado para fotografar todo o céu do Norte.
Quase 2000 chapas fotográficas, cada uma exposta durante quase uma hora.
Um verdadeiro tesouro de descobertas.
A fotografia transformou a Astronomia observacional numa verdadeira ciência.
Objectiva, mensurável, e reproduzível.
Mas a prata era lenta.
Era preciso ser paciente.
A revolução digital veio mudar tudo isso.
O silício substituiu a prata.
Píxeis substituíram grãos.
Mesmo as nossas câmaras deixaram de usar película fotográfica.
As imagens passaram a ser gravadas em chips sensíveis à luz:
um dispositivo de acoplamento de carga, ou CCD.
Os CCDs profissionais são extremamente eficientes.
E para os tornar ainda mais sensíveis, são arrefecidos
até temperaturas gélidas, com a ajuda de azoto líquido.
Quase todos os fotões são detectados.
Por isso, os tempos de exposição podem ser muito mais curtos.
O que o mapa celeste do Observatório Palomar conseguiu em uma hora
um CCD pode fazê-lo hoje em apenas alguns minutos.
Com um pequeno telescópio.
A revolução do silício está longe de ter terminado.
Os astrónomos construíram enormes câmaras CCD
com centenas de milhares de píxeis.
E mais ainda virá.
A grande vantagem das imagens digitais é que são, bem, digitais.
Estão logo preparadas para serem tratadas por computador.
Os astrónomos usam programas especializados para processar
as observações do céu.
Ampliando, ou aumentando o contraste, aparecem as estruturas mais ténues
de nebulosas ou galáxias.
Codificação de cor realça e salienta estruturas que
seriam difíceis de ver de outras formas.
Além do mais, ao combinar múltiplas imagens do mesmo objecto
obtidas com filtros de cores diferentes, podemos
produzir espectaculares composições, onde se torna difícil
distinguir entre ciência e arte.
Vocês também podem ganhar com a Astronomia digital.
Nunca foi tão fácil encontrar e desfrutar as espectaculares
imagens do cosmos.
Há fotos do Universo a apenas um clique de distância!
Telescópios robóticos, equipados com sensíveis detectores electrónicos
estão neste momento a vigiar o céu.
O telescópio Sloan, no Novo México, fotografou
e catalogou mais de uma centena de milhões de objectos
mediu a distância a milhões de galáxias e descobriu
100 mil novos quasars.
Mas só uma pesquisa não chega.
O Universo é um lugar em constante mudança.
Os cometas vão e vêm, e vão deixando restos
à sua passagem.
Os asteróides passam a grande velocidade.
Há planetas distantes, que orbitam outras estrelas, e que tapam
temporariamente parte da luz dessa estrela.
Há supernovas a explodir, enquanto que noutros sítios nascem estrelas.
Pulsars piscam, rebentam explosões de raios gama buracos negros engolem matéria.
Para ficar de olho nestes espectáculos da Natureza, os astrónomos
querem fazer observações a todo o céu, a cada ano.
Ou todos os meses.
Ou duas vezes por semana.
Pelo menos é esse o ambicioso objectivo do Grande Telescópio Sinóptico de Pesquisas.
Se ficar concluído em 2015, as suas câmaras de 3 gigapíxeis irão abrir
uma janela para o Universo nos nossos computadores.
Mais do que realizar os sonhos dos astrónomos, este telescópio reflector
irá fotografar quase todo o céu a cada 3 noites.
5. Ver o invisível
Quando ouvem a vossa música favorita, os vossos ouvidos detectam
uma vasta gama de frequências, desde os sons mais graves
dos baixos, aos tons mais agudos.
Agora imaginem que os nossos ouvidos só eram sensíveis a uma
gama de frequências muito limitada.
Perderíamos a maior parte das coisas boas!
Mas é basicamente essa a situação em que se encontram os astrónomos.
Os nosso olhos só são sensíveis a uma estreita gama
de frequências de luz: a luz visível.
Somos completamente cegos a todos os outros tipos de
radiação electromagnética.
No entanto, existem muitos objectos no Universo que emitem
radiação noutras regiões do espectro electromagnético.
Nos anos 30, por exemplo descobriram-se acidentalmente
ondas de rádio provenientes das profundezas do espaço.
Algumas destas ondas têm a mesma frequência que a
vossa rádio favorita, mas são mais fracas, e claro que
não há nada para ouvir.
Para conseguirem sintonizar a rádio Universo, precisam de um
receptor: um radiotelescópio.
Com excepção dos comprimentos de onda mais longos, um radiotelescópio é apenas uma antena parabólica.
Semelhante ao espelho primário de um telescópio óptico.
Mas como as ondas rádio são mais longas do que as ondas de luz visível
a superfície da antena não precisa de ser tão polida
como a superfície de um espelho.
É esta a razão porque é muito mais fácil construir um
grande radiotelescópio do que um grande telescópio óptico.
Além disso, na banda do rádio, é muito mais fácil fazer interferometria.
Isto é, aumentar o nível do detalhe do que é observado
combinando a luz proveniente de dois telescópios diferentes, como se
ambos fizessem parte de uma única e gigante antena.
O Complexo Muito Grande, no Novo México, por exemplo, consiste em
27 antenas, cada uma com 25 metros de diâmetro.
Cada antena pode ser movida individualmente, e
na sua configuração mais extensa, a antena virtual criada pelas
.. antenas individuais fica com 36 quilómetros de diâmetro.
Mas afinal qual é o aspecto do Universo no rádio?
Bem, para começar, o nosso Sol brilha bastante na banda rádio.
O mesmo acontece com o centro da nossa galáxia, a Via Láctea.
Mas há mais.
Os pulsares são cadáveres estelares, muito densos, que só emitem
ondas rádio em feixes de energia muito estreitos.
Além disso, rodam a velocidades que atingem várias
centenas de rotações por segundo.
Por isso, um pulsar assemelha-se a um farol rádio.
O que observamos é uma sequência muito rápida
e regular de curtos pulsos no rádio.
Daí o nome.
A fonte rádio conhecida como Cassiopeia A é na realidade
a remanescente de uma supernova que explodiu no século XVII.
Centauro A, Cisne A e Virgem A, todas são galáxias gigantes, que
emitem enormes quantidades de ondas rádio.
Cada galáxia é alimentada por um enorme buraco negro no seu centro.
Algumas destas rádio-galáxias e quasares são tão poderosos
que os seus sinais podem ser detectados a 10 mil milhões de anos-luz de distancia.
E depois há aquele ténue ruído de fundo, num comprimento de onda
curto, que preenche todo o Universo.
É conhecida como a radiação cósmica de fundo
e é o eco do Big Bang.
É o brilho residual dos escaldantes momentos iniciais do Universo.
Cada secção do espectro tem uma estória para contar.
Nos comprimentos de onda milimétrico e sub-milimétrico, os astrónomos estudam
a formação de galáxias no Universo primordial, e a origem
das estrelas e planetas na Via Láctea.
Mas a maior parte desta radiação é bloqueada por vapor de água na atmosfera.
Para a observar, é preciso ir mais alto e mais seco..
Para o planalto de Chajnantor, por exemplo.
A 5 quilómetros acima do nível do mar, este planalto surrealista
no norte do Chile é o local onde será construído o ALMA:
o Grande Complexo Milimétrico do Atacama.
Quando estiver concluído, em 2014, o ALMA será o maior observatório
astronómico alguma vez construído.
As 64 antenas, cada uma com 100 toneladas, funcionarão como uma única.
Camiões gigantes vão espalhar as antenas por uma área do tamanho de Londres
para aumentar o detalhe da imagem, ou então aproximá-las
para obter uma visão mais geral.
Cada movimento será executado com precisão milimétrica.
Muitos objectos no Universo também brilham no infravermelho.
Descoberta por William Herschel, a radiação infravermelha é também
conhecida por radiação do calor por ser emitida por todos os objectos relativamente quentes
incluindo os seres humanos.
A radiação infravermelha pode ser mais familiar do que julgam.
Porque na Terra, este tipo de radiação é usada pelos
óculos e câmaras de visão nocturna.
Mas para detectar o ténue brilho de objectos distantes, os astrónomos
precisam de detectores muito sensíveis, arrefecidos a temperaturas de alguns graus
acima do zero absoluto, para eliminar o calor produzido por eles próprios.
Actualmente, a maioria dos grandes telescópios ópticos também estão equipados com câmaras de infravermelhos.
Estas conseguem ver através das nuvens de poeira cósmica, revelando
as estrelas recém nascidas no interior, algo que não é possível ver no óptico.
Como exemplo, vejam esta imagem no óptico da famosa maternidade de estrelas em Orion.
Agora reparem como é diferente quando observada através
de uma câmara de infravermelhos!
Observar no infravermelho também é muito útil para estudar
as galáxias mais longínquas.
As estrelas recém-nascidas de uma galáxia jovem brilham muito no ultravioleta.
Mas essa luz ultravioleta tem de viajar milhares de milhões de anos através
do Universo em expansão.
A expansão estica as ondas de luz de tal forma, que quando as detectamos
foram desviadas para a região do infravermelho próximo.
Este elegante instrumento é o telescópio MAGIC, em La Palma.
Pesquisa o céu em busca de raios gama cósmicos
a radiação mais energética que existe na Natureza.
Felizmente para nós, estes raios gama mortais são bloqueados pela
atmosfera da Terra.
Mas ao passar, deixam pistas que os astrónomos conseguem examinar.
Ao atingirem a atmosfera, produzem chuvas
de partículas energéticas.
Estas produzem um brilho ténue, que o MAGIC é capaz de detectar.
E aqui está o Observatório Pierre Auger, na Argentina.
Nem sequer parece um telescópio.
O Pierre Auger consiste em 1600 detectores, espalhados ao longo de
3000 quilómetros quadrados.
Eles detectam os raios cósmicos provenientes de supernovas e
buracos negros distantes.
E os detectores de neutrinos, construídos em minas profundas, ou sob
a superfície do oceano, ou no gelo da Antárctica.
Será que Ihe podemos chamar telescópios?
Bem, porque não?
Afinal, também observam o Universo, mesmo que não captem informação vinda
do espectro electromagnético.
Os neutrinos são partículas esquivas produzidas no Sol
e em explosões de supernovas.
Até foram produzidos no próprio Big Bang.
Ao contrário de outras partículas elementares, os neutrinos conseguem
atravessar a matéria, viajam quase à velocidade da luz e não têm carga eléctrica.
Embora estas partículas sejam difíceis de estudar, são muito abundantes.
A cada segundo, mais de 50 biliões de neutrinos do electrão provenientes do Sol
atravessam do nosso corpo.
Finalmente os astrónomos e os físicos combinaram esforços para construir
detectores de ondas gravitacionais.
Estes telescópios não observam radiação nem detectam partículas.
Em vez disso, procuram pequenas ondas na própria estrutura do espaço-tempo,
algo que é previsto pela teoria da relatividade de Albert Einstein.
Com uma impressionante variedade de instrumentos, os astrónomos desvendaram todo
o espectro electromagnético, e até já se aventuraram mais além.
Mas algumas observações simplesmente não são possíveis de efectuar a partir da Terra.
A solução?
Telescópios Espaciais.
6. Para além da Terra
O Telescópio Espacial Hubble.
É sem dúvida o mais famoso telescópio da História.
E por bons motivos.
O Hubble revolucionou imensas áreas na Astronomia.
Pelos padrões modernos, o espelho do Hubble até é bastante pequeno.
Só tem um diâmetro de 2,4 metros.
Mas a sua localização é literalmente fora deste mundo.
Bem acima dos efeitos de desfocagem da atmosfera, ele tem uma
visão do Universo extraordinariamente nítida.
Além do mais, o Hubble observa radiação ultravioleta e infravermelha próxima.
Esta radiação não pode ser observada por telescópios na Terra porque
é bloqueada pela atmosfera.
Câmaras e espectrógrafos, alguns tão grandes como cabines telefónicas
dissecam e registam a luz de distantes destinos cósmicos.
Tal como qualquer telescópio terrestre, o Hubble é melhorado de tempos a tempos.
Há astronautas que executam missões de manutenção, através de passeios espaciais.
Peças estragadas são restauradas.
E instrumentos mais antigos são substituídos por
tecnologia de ponta.
O Hubble tornou-se no grande impulsionador da astronomia observacional.
E transformou a nossa compreensão do cosmos.
Com o seu olhar apurado, o Hubble observou alterações sazonais em Marte
o impacto de um cometa em Júpiter
o anéis de Saturno de perfil
e até a superfície do minúsculo Plutão.
Desvendou o ciclo de vida das estrelas, desde o nascimento e infância
em maternidades de nuvens de gás carregadas de poeira, até à despedida final:
como delicadas nebulosas, lentamente sopradas pelas estrelas moribundas
ou como colossais explosões de supernova, que brilham quase tanto como as suas galáxias.
Nas profundezas da nebulosa de Orion, o Hubble até observou os locais de criação
de novos sistemas solares: discos de poeira à volta de estrelas jovens,
que em breve poderão condensar e formar planetas.
O telescópio espacial estudou milhares de estrelas individuais em gigantes
enxames globulares, as mais antigas famílias estelares do Universo.
E é claro, galáxias.
Os astrónomos nunca tinham visto tanto detalhe.
Espirais majestosas, faixas escuras de poeira, colisões violentas.
Exposições extremamente longas a regiões vazias do céu revelaram
milhares de galáxias ténues, a milhares de milhões de anos-luz de distância.
Fotões que foram emitidos quando o Universo ainda era jovem.
Uma janela para o passado distante, que nos mostra
um cosmos em constante evolução.
O Hubble não é o único telescópio no espaço.
Este é o Telescópio Espacial Spitzer, da NASA, lançado em Agosto 2003.
De certo modo, é o equivalente do Hubble para o infravermelho.
O Spitzer tem um espelho de apenas 85 centímetros de diâmetro.
Mas o telescópio está escondido atrás de um escudo térmico
que o protege do Sol.
E os detectores estão guardados em “garrafas térmicas”, cheias de hélio líquido.
Aqui os detectores são arrefecidos a temperaturas de apenas alguns graus
acima do zero absoluto.
O que os torna muito, muito sensíveis.
O Spitzer mostrou-nos um Universo poeirento.
As nuvens de poeira, escuras e opacas, brilham no infravermelho quando
são aquecidas a partir do interior.
As ondas de choque das colisões galácticas, varrem a poeira formando reveladores anéis
de forças de maré, novos locais para formação estelar.
A poeira também é criada no rescaldo da morte de uma estrela.
O Spitzer descobriu que as nebulosas planetárias e remanescentes de supernova estão carregadas
de partículas de poeira, os tijolos fundamentais da futura formação de planetas.
Noutras zonas do infravermelho, o Spitzer também consegue ver através de nuvens
de poeira, revelando as estrelas no interior, escondidas em núcleos escuros.
Os espectrógrafos do telescópio espacial estudaram ainda
as atmosferas de planetas extrasolares - gigantes gasosos semelhantes a Júpiter
que orbitam em torno das suas estrelas em apenas alguns dias.
E então os raios X e raios gama?
Bem, eles são completamente bloqueados pela atmosfera da Terra.
Por isso, sem telescópios espaciais, os astrónomos ficariam totalmente cegos
a estes tipos de radiação tão energética.
Os telescópios espaciais de raios X e raios gama revelam o Universo
quente, energético e violento dos enxames de galáxias, buracos negros
explosões de supernova, e colisões de galáxias.
No entanto, são muito difíceis de construir.
Estas radiações muito energéticas passam através dos espelhos convencionais.
Só se conseguem focar raios X usando conchas de espelhos em camadas, feitos de ouro puro.
E os raios gama são estudados com sofisticadas câmaras de buraco de agulha
ou com grupos de cintiladores que emitem breves clarões de luz
quando são atingidos por um fotão de raios gama.
Nos anos 90, a NASA lançou o Observatório Compton de Raios Gama.
Na época, era o maior e mais volumoso satélite científico
alguma vez lançado.
Um laboratório de física no espaço.
Em 2008, o Compton foi substituído pelo GLAST:
O Telescópio Espacial de Raios Gama de Grande Área.
Irá estudar todo o Universo de altas energias da
matéria escura aos pulsares.
Entretanto, os astrónomos têm dois telescópios de raios X no espaço.
O Observatório Chandra de Raios X, da NASA e o Observatório XMM-Newton, da ESA
ambos estudam as regiões mais quentes do Universo.
Este é o aspecto do céu observado através de raios X.
Os traços mais extensos são nuvens de gás, aquecidas até de milhões de graus
por ondas de choque de remanescentes de supernova.
Os pontos brilhantes são binários de raios-X: estrelas de neutrões ou
buracos negros que sugam matéria da estrela companheira.
Este gás quente, ao cair, emite raios X.
Da forma semelhante, os telescópios de raios X revelam buracos negros supermassivos
nos núcleos de galáxias distantes.
A matéria, que cai em espiral, torna-se quente o suficiente para brilhar nos raios X
mesmo antes de mergulhar no buraco negro e desaparecer.
Também há gás quente e ténue que preenche o espaço entre as galáxias
num enxame.
Por vezes, este gás intra-enxame sofre choques e é aquecido ainda mais
pela colisão e fusão de enxames de galáxias.
Ainda mais emocionantes são as explosões de raios gama, os eventos
mais energéticos no Universo.
Estas são explosões catastróficas e terminais de estrelas massivas
em rápida rotação.
Em menos de um segundo, elas libertam mais energia do que o Sol
em 10 mil milhões de anos.
Hubble, Spitzer, Chandra, XMM-Newton e GLAST
são todos gigantes versáteis.
Mas alguns telescópios espaciais são bem mais pequenos e têm
missões mais específicas.
Vejamos por exemplo o COROT.
Este satélite francês é dedicado há sismologia estelar e ao estudo
de planetas extrasolares.
Ou o satélite Swift, da NASA , um observatório de raios X e raios gama
concebido para decifrar os mistérios das explosões de raios gama.
E há ainda o WMAP, a Sonda Wilkinson de Anisotropias de Micro-ondas.
No espaço há apenas dois anos, já conseguiu produzir um mapa da
radiação cósmica de fundo com um detalhe sem precedentes.
O WMAP deu aos cosmólogos a melhor visão de sempre dos primeiros
momentos do Universo, há mais de 13 mil milhões de anos.
A abertura da fronteira espacial tem sido um dos mais interessantes
desenvolvimentos na história do telescópio.
Mas o que se segue?
7. O futuro
Já foi fundido no Arizona o primeiro espelho do
Telescópio Gigante Magalhães (GMT).
Este enorme instrumento será construído no observatório
de Las Campanas, no Chile.
Os seus 7 espelhos, cada um com mais de 8 metros de diâmetro
serão dispostos como as pétalas de uma flor.
e em conjunto conseguirão captar acima de 4 vezes mais
luz que qualquer telescópio actual.
O californiano Telescópio de Trinta Metros (TMT), planeado para 2015
parece ser uma versão gigante do Keck.
Centenas de segmentos individuais formarão um espelho enorme
tão grande como um prédio de seis andares.
Na Europa, estão prontos os planos para um Telescópio Europeu Extremamente Grande.
Com 42 metros de diâmetro, o seu espelho será tão grande como
uma piscina olímpica - duas vezes a área do
Telescópio de Trinta Metros.
Todos estes monstros futuros, optimizados para observações no infravermelho
serão equipados com instrumentos de precisão e óptica adaptativa.
Eles devem revelar as primeiras gerações de galáxias
e estrelas na história do Universo.
Além disso, eles talvez consigam produzir a primeira fotografia directa
de um planeta noutro sistema solar.
Para os radio astrónomos, 42 metros não é nada.
Eles ligam vários instrumentos mais pequenos, para produzir artificialmente
um receptor de maior dimensão.
Na Holanda, o Complexo de Baixa Frequência, ou LOFAR
está em construção.
Fibras ópticas vão ligar 30 000 antenas a um super computador central.
Este design inovador não tem partes móveis, mas é capaz de observar
simultaneamente em 8 direcções diferentes.
A tecnologia do LOFAR provavelmente será aproveitada pelo Complexo
de um Quilómetro Quadrado (SKA), que está no topo da lista de desejos
dos radio astrónomos.
Este projecto internacional será construído na Austrália ou na África do Sul.
Grandes antenas e pequenos receptores trabalharão em conjunto para proporcionar
perspectivas incrivelmente detalhadas do céu no radio.
E com uma área colectora de um quilómetro quadrado
este novo telescópio será o mais sensível instrumento rádio
algum vez construído.
Galáxias em evolução, poderosos quasares, pulsares cintilantes
nenhuma fonte de ondas radio estará a salvo dos olhos vigilantes
do Complexo de um Quilómetro Quadrado.
O instrumento até irá procurar possíveis sinais de radio
de civilizações extraterrestres.
Então e o espaço?
Bem, após a sua quinta e última missão de manutenção, o Telescópio
Espacial Hubble ficará em funcionamento até 2013.
Perto dessa data, o seu sucessor será lançado.
Apresentámos o Telescópio Espacial James Webb, um observatório espacial
de infravermelhos, baptizado com o nome de um antigo administrador da NASA.
Um vez no espaço, o seu espelho segmentado de 6,5 metros irá desdobrar-se
como o desabrochar de uma flor, mas uma flor com 7 vezes
a sensibilidade do que o Hubble.
Um grande guarda-sol mantém as ópticas e instrumentos de baixa
temperatura numa sombra permanente, o que permite que funcionem
próximo dos 233 graus negativos.
O Telescópio Espacial James Webb não estará em órbita da Terra.
Estará estacionado a 1,5 milhões de quilómetros do nosso
planeta, numa extensa órbita em torno do Sol.
Há 50 anos atrás, o telescópio Hale, no Monte Palomar
era o maior de sempre.
Agora, um ainda maior viajará até às profundezas do espaço.
Só podemos especular acerca das emocionantes descobertas que fará.
Fiquem atentos!
Enquanto isso, engenheiros criativos inventam constantemente
designs revolucionários para novos telescópios.
No Canadá, cientistas construíram um suposto "telescópio de espelho líquido".
Neste tipo de telescópio a luz das estrelas não é reflectida por
um espelho sólido, mas pela superfície curva de um
reservatório rotativo de mercúrio líquido.
Por causa da sua configuração, estes telescópios só conseguem olhar directamente para cima,
mas têm a vantagem de serem relativamente baratos
e fáceis de construir.
Os radio astrónomos querem colocar um conjunto de pequenas antenas
semelhantes ao LOFAR na superfície da Lua, tão longe quanto
possível de fontes terrestres de interferência.
Quem sabe se um dia não teremos um grande telescópio
óptico no lado oculto da Lua.
E ao usar telescópios espaciais e discos de ocultação, os
astrónomos de raios-X esperam melhorar extraordinariamente
a sua visão no futuro.
Talvez até consigam observar a orla
de um buraco negro.
Um dia, o telescópio poderá dar resposta a uma das mais importantes
questões para a humanidade: estaremos sozinhos no Universo?
Sabemos que existem outros sistemas solares.
Suspeitamos até que existem planetas como a Terra, com
água líquida.
Mas
haverá vida?
Localizar planetas extrasolares deste tipo é muito difícil.
Muitas vezes estão escondidas dos astrónomos pela intensa
luz emitida pelas suas estrelas.
Interferómetros lançados para a escuridão do espaço poderão
fornecer respostas originais.
Neste momento a NASA está a estudar um projecto chamado
Detector de Planetas Terrestres (TPF).
E na Europa os cientistas estão a conceber o Darwin.
Seis telescópios espaciais em formação, a orbitar o Sol.
As distâncias entre eles são controladas ao nanómetro por Lasers.
Em conjunto, têm um poder resolvente incrível, eliminando
a luz das outras estrelas para que os cientistas possam realmente ver
planetas do tipo da Terra, em volta de outras estrelas.
A seguir, os astrónomos terão de estudar a luz reflectida pelo planeta.
Esta transporta a assinatura espectroscópica da atmosfera do planeta.
Quem sabe, daqui a 15 anos poderemos detectar as assinaturas
de oxigénio, metano e ozono.
Indicadores de vida.
O Universo está cheio de surpresas.
O céu nunca deixa de nos impressionar.
Não admira que centenas de milhares de astrónomos amadores
em todo o mundo saiam à rua a cada noite limpa, para se maravilharem
com o cosmos.
Os seus telescópios muito melhores que os instrumentos
usados por Galileu.
As suas imagens digitais até ultrapassam as fotografias obtidas
pelos profissionais há apenas algumas décadas.
A procura dos astrónomos pela compreensão do cosmos, a sua
exploração telescópica do Universo, só tem 400 anos.
Lá fora há ainda muito território desconhecido.
Progredimos muito desde que Galileu começou a cartografar os céus
com o seu telescópio, há 4 séculos atrás.
Hoje ainda observamos o Universo com telescópios
a partir da Terra, mas também de ilimitadas regiões no espaço.
A semente da humanidade está na nossa reserva aparentemente infinita
de engenho e curiosidade.
Ainda só começámos a responder a algumas das maiores
perguntas imaginadas.
Catalogámos mais de 300 planetas em volta de outras estrelas
na Via Láctea, e descobrimos moléculas orgânicas em planetas
que orbitam estrelas distantes.
Estas descobertas incríveis podem parecer o apogeu da exploração humana
mas o melhor está, sem dúvida, ainda por vir.
Também podes fazer parte das descobertas.
Olha para cima e deslumbra-te.