Interferometria: um telescópio do tamanho da Terra?

Arte gráfica que ilustra a interferometria usada nos telescópios na plataforma do Paranal (Chile). A área vermelha é o tamanho da abertura do telescópio virtual. Crédito: ESO

Este é um pequeno artigo que escrevi para a disciplina de Introdução à Astrofísica.

Em astronomia, as melhores informações são obtidas dos maiores equipamentos. No entanto, grandes telescópios custam muito caro, tanto é que atualmente eles são comprados através de consórcios entre países. Uma das formas de estudo que veio a ajudar a sanar este problema é a interferometria. Você já pensou em um telescópio do tamanho da Terra? Talvez isso seja virtualmente possível.

Interferometria é o uso de interferência de ondas eletromagnéticas para obtenção de dados, e os instrumentos utilizados nesta aplicação se chamam interferômetros. A astronomia observacional faz intenso uso dessa técnica, porque os intereferômetros podem ser utilizados para obter muito mais dados e informações do que era possível somente com os telescópios ópticos.

Dois aspectos muito importantes na obtenção de dados astronômicos são a quantidade de luz (fótons) obtida e a resolução da imagem construída através dessa luz. A quantidade de luz é proporcional a área do coletor, já a resolução depende do comprimento de onda analisado e da distância entre as bordas do detector. Por isso, é possível obter imagens de alta resolução usando um coletor que possui apenas as bordas, diminuindo o peso e o custo de produção do mesmo.

O tipo mais comum de interferometria na astronomia é a síntese de abertura, na qual utiliza-se dois ou mais telescópios para combinar (assim gerando a interferência de ondas EM) os sinais e gerar dados equivalentes aos de um telescópio do mesmo tamanho representado pela distância entre eles. No VLBI (very long baseline interferometry), uma parte importante da radioastronomia, os telescópios mais distantes chegam a ter dezenas de milhares de quilômetros de distância entre si.

Exemplos de observação que exigem melhor detecção de fótons:

  • Objetos muito distantes, como galáxias nas fronteiras do universo observável;
  • Objetos do sistema solar que são muito pequenos e que possuem baixa refletividade, como aqueles do cinturão de Kuiper (transnetunianos).

Exemplos de observação que exigem melhor resolução:

  • Detalhes de estrelas grandes e relativamente perto do sistema solar;
  • Medição da separação entre duas estrelas em sistema binário.

No caso dos telescópios ópticos, é possível obter uma boa resolução com equipamentos de alguns poucos metros de abertura, porque os comprimentos de onda estudados são da ordem dos nanômetros (10-9 m). Já na radioastronomia, a resolução passa a ser um problema porque os comprimentos de onda com os quais estamos lidando é da ordem de dezenas a centenas de metros, por isso é necessário equipamentos muito grandes.

A interferometria em astronomia óptica ainda é muito recente e experimental, porque construir os padrões de interferência com comprimentos de onda muito pequenos é um trabalho difícil e exige tecnologias mais sofisticadas, como o uso de fibras ópticas. No entanto, existe o VLTI (Very Large Telescope Interferometer), coordenado pela ESO (Observatório Austral Europeu), um conjunto formado pelos 4 telescópios do VLT (Very Large Telescope, abertura de 8,2 m cada) e mais quatro telescópios auxiliares (1,8 m de abertura cada). Depois que os raios luminosos passam por um sistema de espelhos e linhas de atraso (delay), a combinação das radiações na região do infravermelho é feita por instrumentos especializados. O VLTI é muito útil para o estudo de estrelas na vizinhança do sistema solar e objetos extragaláticos como as galáxias de núcleo ativo.

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