Telescópios

Podemos dizer que o telescópio é o produto da natureza infantil do homem que tem necessidade de explorar seu mundo, se aventurar e procurar outros mundos, que nos leve a considerar que uma grande maioria das invenções e descobertas do homem decorre de sua necessidade e curiosidade.

O desenvolvimento da astronomia a partir do século XVII, bem com as descobertas feitas no século XX são frutos dos aperfeiçoamentos constantes dos meios de observação do céu. Passados pouco mais de 300 anos da utilização da luneta por Galileu, instrumento que tinha apenas alguns centímetros de diâmetro, os astrônomos têm à sua disposição enormes telescópios de diâmetros de até 10 metros (na região visível). Ao mesmo tempo, as observações astronômicas que se limitavam aos comprimentos de onda do visível, aos poucos se expandiram a outros domínios, finalizando o homem por conquistar o espaço com uma grande quantidade de sondas espaciais que continuam a explorar o sistema solar, as estrelas, as galáxias..., enfim o Universo.

Figure 1: A história do telescópio não é tão clara como as imagens que ele pode gerar a partir de sua utilização. É creditado a Isaac Newton a construção do primeiro refletor em 1668. Com uma montagem que incorporasse um pequeno espelho colocado em diagonal a fim de refletir a luz na direção de uma ocular montada na parte lateral do instrumento .

Newton e seu Telescópio

O primeiro instrumento, diferente do olho humano empregado para observar os astros foi a luneta astronômica que é, na sua concepção mais simples, formada por um conjunto de duas lentes (ver Lunetas).

Telescópios ópticos podem ser classificados (ainda que de forma inadequada) em dois tipos: os refratores (Lunetas) e os refletores (Telescópios). Os telescópios são de maneira geral, construídos com dois espelhos (primário e secundário), onde a função do primário é concentrar o feixe de luz que chega paralelo. Vale lembrar que os princípios básicos da óptica utilizados são a refração que é o efeito provocado pela passagem da luz de um meio transparente a outro, e a reflexão que se trata da mudança de direção do feixe provocada pela superfície refletora.

O objetivo dos dois tipos de instrumentos é capturar a maior quantidade possível de luz proveniente dos objetos celestes e formar suas imagens e, portanto, o tamanho dos telescópios aumentou (tamanho do espelho), comparativamente as lunetas nos anos seguintes, por vários motivos: o fato de a luz ter que atravessar uma lente representa uma desvantagem para as lunetas. Da mesma forma que um prisma separa a luz branca em suas componentes, a lente de uma luneta desvia de forma diferente a luz azul e a vermelha (aberração cromática). Espelhos não são afetados por este efeito: com a passagem da luz pela lente, alguns comprimentos de onda são absorvidos pelo vidro. Esta absorção é um problema secundário para a radiação visível, mas pode ser severa para observações no infravermelho e ultravioleta porque o vidro bloqueia a maior parte da radiação que vem dessas regiões do espectro eletromagnético.

Figura 2: Museu William Herschel—Bath (Bath é uma cidade no condado de Somerset, no sudoeste da Inglaterra. A figura mostra uma réplica de um Telescópio semelhante àquele com que Herschel descobriu Urano.

Figura 3: William Keck Myron (1880-1964) criou uma fundação filantrópica, em 1954, para apoiar descobertas científicas e ajudar a desenvolver novas tecnologias. Um dos projetos financiados foi o primeiro telescópio Keck (lado esquerdo da foto), considerado bastante revolucionário para a época. Não só foi o maior telescópio óptico de 10 metros de diâmetro, mas que tem uma concepção arrojada pelo fato de seu espelho ser composto de 36 segmentos hexagonais, cuja fabricação exigiu vários avanços tecnológicos.  Subaru (lado direito da figura) é um telescópio óptico que opera na região do infravermelho. O instrumento representa uma nova geração de telescópios não só por seu design, mas pelo tamanho de seu espelho primário (8,2 metros) e pela revolucionário tecnologia utilizada para suportar o espelho que mantém uma precisão sem precedentes a forma de sua superfície.

Uma lente grande pode ser bastante pesada. Como ela só pode ser apoiada por suas extremidades (para não bloquear a radiação), a lente tende a se deformar devido a seu próprio peso. Um espelho ao contrário pode ser apoiado, sobre si mesmo, pela superfície oposta à refletora. As superfícies de uma lente devem ter uma forma precisa e o polimento pode representar uma tarefa difícil. É verdade também que o polimento de uma superfície espelhada é trabalhoso, mas este trabalho é feito apenas de um dos lados. Por estas razões, todos os instrumentos modernos, e de grande porte, são refletores (telescópios). A maior luneta, ainda em uso está instalada no Observatório de Yerkes em Wisconsin, e tem um diâmetro da lente de 1 m. Em contrapartida os maiores telescópios modernos têm seus espelhos com diâmetros de 10 metros, mas diferentes projetos estão em estudo e que preveem instrumentos de maiores portes.

As vantagens de um telescópio

Evidente que espelhos destes tamanhos, assim como as grandes lentes dos instrumentos refratores, tinham a tendência de se deformar sob seus pesos. A partir de 1980, uma nova tecnologia de construção de espelhos se desenvolveu. Esta técnica consistia em se utilizar de um conjunto de pequenos espelhos separados, ao invés de um bloco único. Este método foi utilizado na construção dos dois telescópios Keck em Mauna Kea, no Hawai. O espelho de cada telescópio constitui-se de um mosaico de 36 pequenos espelhos de 1,80 metros que em conjunto resulta um espelho de 10 metros de diâmetro.

Uma segunda possibilidade foi a construção de enormes espelhos, porém pouco espessos. É o caso do NTT (New Thecnology Telescope) do Observatório austral europeu (ESO) situado em La Silla nos Alpes Andinos que possui um espelho de 3,50 metros. Devido ao fato de serem finos, os espelhos desses telescópios não são rígidos e, portanto susceptíveis a deformações. Para manter uma forma perfeita é equipado por um sistema denominado de óptica adaptativa, isto é um conjunto de pistões situados atrás do espelho pode agir sobre si conferindo-lhe em permanecia sua forma ideal.