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6: Instrumentos astronômicos

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    Se você olhar para o céu quando estiver longe das luzes da cidade, parece haver um grande número de estrelas lá em cima. Na realidade, apenas cerca de 9000 estrelas são visíveis a olho nu (de ambos os hemisférios do nosso planeta). A luz da maioria das estrelas é tão fraca que, quando chega à Terra, não pode ser detectada pelo olho humano. Como podemos aprender sobre a grande maioria dos objetos no universo que nossos olhos nus simplesmente não conseguem ver?

    Neste capítulo, descrevemos as ferramentas que os astrônomos usam para estender sua visão ao espaço. Aprendemos quase tudo o que sabemos sobre o universo estudando a radiação eletromagnética, conforme discutido no capítulo sobre Radiação e Espectros. No século XX, nossa exploração do espaço tornou possível detectar radiação eletromagnética em todos os comprimentos de onda, dos raios gama às ondas de rádio. Os diferentes comprimentos de onda carregam diferentes tipos de informações, e a aparência de qualquer objeto geralmente depende do comprimento de onda no qual as observações são feitas.

    • 6.1: Telescópios
      Um telescópio coleta a luz fraca de fontes astronômicas e a coloca em foco. A luz é então direcionada para um detector, onde um registro permanente é feito. O poder de captação de luz de um telescópio é determinado pelo diâmetro de sua abertura, ou seja, pela área de sua lente ou espelho maior ou primário. O elemento óptico primário em um telescópio é uma lente convexa (em um telescópio refratário) ou um espelho côncavo (em um refletor) que leva a luz ao foco.
    • 6.2: Telescópios atuais
      Novas tecnologias para criar e suportar espelhos leves levaram à construção de vários grandes telescópios desde 1990. O local de um observatório astronômico deve ser cuidadosamente escolhido para clima claro, céu escuro, baixo vapor de água e excelente visão atmosférica (baixa turbulência atmosférica). A resolução de um telescópio de luz visível ou infravermelho é degradada pela turbulência na atmosfera da Terra. A técnica da óptica adaptativa pode fazer correções para essa turbulência.
    • 6.3: Detectores e instrumentos de luz visível
      Os detectores de luz visível incluem olho humano, filme fotográfico e dispositivos de carga acoplada (CCDs). Os detectores sensíveis à radiação infravermelha devem ser resfriados a temperaturas muito baixas, pois tudo dentro e perto do telescópio emite ondas infravermelhas. Um espectrômetro dispersa a luz em um espectro a ser registrado para análise detalhada.
    • 6.4: Radiotelescópios
      Um radiotelescópio é basicamente uma antena de rádio conectada a um receptor. Uma resolução significativamente aprimorada pode ser obtida com interferômetros, incluindo matrizes de interferômetros, como o VLA de 27 elementos e o ALMA de 66 elementos. Expandindo-se para interferômetros de linha de base muito longos, os radioastrônomos podem alcançar resoluções tão precisas quanto 0,0001 arco-segundo. A astronomia de radar envolve tanto a transmissão quanto a recepção. O maior telescópio de radar atualmente em operação é uma bacia de 305 metros em Arecibo.
    • 6.5: Observações fora da Atmosfera da Terra
      As observações infravermelhas são feitas com telescópios a bordo de aeronaves e no espaço e a partir de instalações terrestres em picos de montanhas secas. Observações de ultravioleta, raios-X e raios gama devem ser feitas acima da atmosfera. Observatórios em órbita foram transportados para observar nessas faixas do espectro. O telescópio de maior abertura no espaço é o telescópio espacial Hubble, o telescópio infravermelho mais significativo é o Spitzer.
    • 6.6: O futuro dos grandes telescópios
      Telescópios novos e ainda maiores estão nas pranchetas de desenho. O Telescópio Espacial James Webb, um sucessor de 6 metros do Hubble, está programado para ser lançado em 2018. Os astrônomos de raios gama estão planejando construir o CTA para medir raios gama muito energéticos. Os astrônomos estão construindo o LSST para observar com um campo de visão sem precedentes e uma nova geração de telescópios de luz visível/infravermelho com aberturas de 24,5 a 39 metros de diâmetro.
    • 6.E: Instrumentos astronômicos (exercícios)

    Miniatura: Esta impressão artística mostra o Hubble acima da Terra, com os painéis solares retangulares que fornecem energia à esquerda e à direita.