Enxergando a luz com diferentes olhos

Nebulosa de Órion fotografada pelo Telescópio Espacial Hubble, por NASA (hubblesite.org)

Você já se perguntou qual o princípio de funcionamento de um telescópio? Ou por que as fotos astronômicas são muito mais lindas e coloridas do que conseguimos enxergar? Neste post, você terá essas perguntas respondidas e entenderá por quê não se faz mais astronomia com os olhos.

Muita gente pode achar que um telescópio é uma simples lente de aumento do céu, através da qual é possível enxergar mais detalhes. Bom, não é exatamente isso. Se você apontar um lente de aumento para cima, vai continuar vendo a mesma coisa, só que as estrelas estarão mais longes umas das outras. O que um telescópio faz é pegar uma quantidade maior de luz (mais fótons) e concentrar em apenas um ponto (no caso, o seu olho ou uma câmera).

A quantidade de luz percebida pelos olhos ou algum aparelho qualquer depende da abertura do detector. No caso do olho humano, essa abertura é de menos de 1 cm. Um binóculo tem abertura de vários centímetros, e um telescópio pode ter uma abertura de vários metros, e por isso conseguem captar muito mais luz que nossos olhos. É por isso que nesses equipamentos é possível observar objetos mais distantes e melhores detalhes de nebulosas, planetas e galáxias.

Constelação de Órion vista a olho nu, em local de média poluição luminosa, com detalhe para a nebulosa (clique para ampliar)

Na constelação de Órion, é possível enxergar a olho nu a famosa nebulosa de Órion; mas nesta situação, o que nós percebemos parece mais uma estrela do que uma nuvem. Olhando através de um binóculo, já se começa a perceber a forma do objeto, que claramente não é mais como uma estrela. Em um telescópio de quintal (como esse que tenho aqui), dá para enxergar vários detalhes da nebulosa, como as suas estrelas em formação e as bordas, mas nem de longe se parece com aquela foto ali em cima. O problema é que, mesmo através de um telescópio, nossos olhos não conseguem captar fótons o suficiente para produzir uma imagem colorida, e por isso os objetos que estão fora do sistema solar (chamados de objetos de céu profundo) aparecem em preto e branco.

Então, como os astrônomos e astrofotógrafos conseguem produzir essas imagens? Não, não é só Photoshop, tem muita mais coisas envolvidas. O que esses profissionais fazem é não tirar apenas uma foto, mas sim várias, e depois essas imagens são coladas uma em cima das outras, de modo que elas se somam.  Esse é o segredo de se obter imagens bonitas do céu. Mas não é apenas isso; o que aparece na fotografia irá depender também do seu equipamento, mais especificamente da abertura das lentes, do tempo de exposição à luz e da ISO.

Atualmente, os telescópios mais modernos utilizam um tipo de câmera chamada CCD, um equipamento bastante caro. O que esta câmera tem de especial é a sua alta sensibilidade à luz, mas o problema é que precisa ser mantida resfriada para não provocar ruído na imagem. O seu celular e outros aparelhos móveis também utilizam câmera CCD, mas obviamente de modelos bem mais baratos que os utilizados na astronomia, que chegam a custar mais de R$ 4.000. Por isso, alguns astrônomos amadores buscam uma alternativa bem mais barata (e que produz resultados interessantes) que é a webcam; quando ela é acoplada no telescópio, é possível filmar e tirar várias fotos e “empilhá-las” para produzir astrofotos.

Mas o fator que mais influencia no que enxergamos no céu é algo ainda mais sofisticado: o comprimento de onda da luz. Pra quem não prestou atenção nas aulas de física, as ondas eletromagnéticas (como a luz, o rádio, o raio-X etc.)  são caracterizadas de várias maneiras, e uma delas é o seu comprimento de onda, que é literalmente o tamanho de uma oscilação da onda.

Acontece que o olho humano só enxerga comprimentos de onda entre 380 a 760 nanômetros [fonte], o que é um espectro bastante limitado. Felizmente, nós inventamos detectores que são capazes de perceber os diferentes comprimentos de onda. Um experimento que você pode fazer aí na sua casa é pegar o seu celular com câmera, um controle remoto, e tirar uma foto da extremidade do controle enquanto aperta um botão; você vai enxergar uma luz. O que a sua câmera fez foi detectar a onda infravermelha do controle e traduzir em uma imagem que você consegue enxergar. Muitos telescópios no mundo não enxergam apenas nos comprimentos de onda visíveis, mais também nos comprimentos de rádio, raio-X, infravermelho e micro-ondas; e tratando as imagens obtidas por esses telescópios, é possível traduzir essas ondas para o espectro visível, produzindo assim as imagens lindas e coloridas que vemos nas astrofotos.

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