De uma perspectiva astronómica, o Universo é um lugar muito frio. De facto, é positivamente gelado, pois mais de metade da energia emitida pela matéria normal vem de nuvens de gás e poeira demasiado frias para emitir luz visível - e por isso não pode ser observada com telescópios tradicionais. O mesmo problema atormenta as observações dos fotões friorentos da radiação cósmica de fundo, deixada para trás pelo Big Bang. Mais perto de casa, objectos frios e escuros estão espalhados por toda a nossa vizinhança cósmica imediata.
Para obter uma imagem completa dos nossos arredores, os astrónomos precisam de recorrer ao equivalente a óculos de visão nocturna ou câmaras termográficas. Estes são telescópios espaciais especializados que estudam o céu em comprimentos de onda infravermelhos ou microondas, comprimentos de onda muito maiores que os da luz visível, permitindo a observação dos ténues traços de calor que os corpos escuros imprimem no céu.
No dia 29 de Abril, a Agência Espacial Europeia (ESA) irá lançar dois tais instrumentos a partir da sua base na costa da Guiana Francesa. A bordo de um único foguetão Ariane V estará o Telescópio de Microondas Planck e um telescópio infravermelho, o Observatório Espacial Herschel. Uma vez no espaço, os dois irão seguir caminhos separados: o Planck irá estudar em detalhe a radiação cósmica de fundo, e o Herschel vai estudar as nuvens frias de gás e poeira, os berçários de estrelas e galáxias.
Este segundo satélite vai incorporar o maior telescópio espacial jamais lançado, o seu nome em honra de William Herschel, o músico alemão tornado astrónomo britânico que descobriu a radiação infravermelha em 1800. O tamanho é necessário para produzir imagens bem detalhadas: a precisão das imagens de um telescópio diminui à medida que o comprimento de onda da luz onde está focado se torna cada vez maior, mas pode ser aumentada novamente ao usar um espelho maior para recolher mais protões. O enorme espelho de três metros e meio do Herschel irá providenciar imagens de alta qualidade mesmo nos maiores comprimentos de onda infravermelhos, e por isso vai fazer a ponte entre os telescópios espaciais infravermelhos anteriores e os telescópios terrestres que estudam comprimentos de onda maiores no rádio.
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O Herschel irá revelar o Universo jovem em novo detalhe.
Crédito: ESA
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Os telescópios espaciais são indispensáveis para o estudo do céu infravermelho. O vapor de água na nossa atmosfera absorve virtualmente todo o espectro infravermelho em comprimentos de onda desde os 20 micrómetros até um milímetro, cortando-o antes que alcança o chão. Mais: a água emite a sua própria radiação infravermelha, enevoando completamente a nossa vista. O intervalo de comprimentos de onda do Herschel - desde os 60 até aos 670 micrómetros - alberga a única banda de radiação ainda por estudar. Além das duas janelas estreitas no vapor de água em torno dos 350 e 450 micrómetros, esta luz nunca chega ao chão.
O lançamento irá colocar o Herschel numa órbita remota aproximadamente a 1,5 milhões de quilómetros da Terra - cerca de quatro vezes a distância à Lua, e bem longe da disruptiva radiação infravermelha que é emanada pela Terra. Um escudo solar não só irá proteger o telescópio da radiação do Sol, como também transportar painéis fotovoltaicos para fornecer energia ao satélite.
A operação de um telescópio infravermelho espacial tem certos benefícios colaterais: nesta órbita em particular, o telescópio é naturalmente arrefecido até uma temperatura de apenas 80 K (-193º C), reduzindo a sua própria emissão infravermelha que caso contrário perturbaria os sensíveis instrumentos. Os próprios detectores têm que ser arrefecidos ainda mais, até uns quantos graus acima do zero absoluto, usando hélio líquido. O tempo de vida do Herschel, limitado a apenas três anos, está dependente de quanto tempo irá durar a sua reserva de hélio líquido - uns surpreendentes 2200 litros.
Os fotões infravermelhos recolhidos pelo espelho do Herschel serão focados em três instrumentos desenhados para responder ao intervalo de 60 a 670 micrómetros. Primeiro, um instrumento de alta-resolução, denominado HIFI, irá usar detectores supercondutivos para identificar os átomos e moléculas presentes numa região particular do céu através do espectro de luz preciso que emitem. O instrumento PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer), entretanto, irá providenciar imagens detalhadas, embora menos espectralmente precisas, nos comprimentos de onda mais baixos do intervalo do Herschel, entre os 60 e os 200 micrómetros. Um terceiro instrumento, o SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver), irá desempenhar uma tarefa algo semelhante para a banda entre os 195 e os 670 micrómetros.
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Impressão de artista do satélite Herschel.
Crédito: ESA - D. Ducros
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Em conjunto, estes detectores deverão fazer do Herschel um observatório espacial enormemente versátil - o que esperamos então aprender com ele?
Num âmbito mais geral, vai ajudar no estudo da física e da química de objectos celestes frios em todas as escalas: desde cometas, asteróides e planetas no nosso Sistema Solar, até galáxias muito distantes em formação, quando o Universo tinha apenas entre um décimo a metade da sua idade actual.
Além disso, o Herschel vai enviar para a Terra mapas detalhados e sem precedentes do gás e poeira em galáxias mais próximas, bem como de nuvens interestelares na nossa Galáxia. Quando as estrelas e planetas se formam dentro destas nuvens, são demasiado frias para produzir muita luz visível, mas em comprimentos de onda infravermelhos deveremos ser capazes de ver este processo em acção: desde os primórdios do colapso gravitacional das regiões das nuvens, passando pela ignição de estrelas jovens até à acumulação, em torno de estrelas-bebés, de anéis de detritos a partir dos quais se formam planetas. As capacidades de imagens a alta-resolução do Herschel vão permitir a observação detalhada de regiões de interesse, tanto na nossa Via Láctea como das suas vizinhas, para sistematicamente estudar o que aí se passa e para fornecer mais informações sobre a formação de sistemas planetários.
As galáxias maduras como a nossa são colecções gigantes de centenas de milhares de milhões de estrelas, mas nasceram no início do Universo como objectos mais modestos, que cresceram a partir de dramáticas colisões que despoletaram enormes ataques de formação estelar. Ao escrutinar a nossa vizinhança galáctica, o Herschel será capaz de observar o passado, e levar a cabo o primeiro censo de galáxias com formação estelar, numa altura em que o Universo se encontrava no seu pico de formação estelar, cerca de 3 mil milhões de anos após o Big Bang. Isto permitir-nos-á mapear como as estrelas e as galáxias evoluíram ao longo da história do Universo.
Com certeza vai haver um elemento de surpresa nas observações do Herschel. Afinal de contas, esta é uma banda do espectro completamente "nova" e ainda por explorar. Só por esta razão e mais, os olhos dos astrónomos estarão fixos no lançamento do Herschel e do seu parceiro de microondas, o Planck. As expectativas de descoberta de luz nos cantos mais escuros do Universo são altas.
Links:
Notícias relacionadas:
ESA (comunicado de imprensa)
New Scientist
Aviation Week
Observatório Espacial Herschel:
ESA (ciência e tecnologia)
ESA (centro científico)
ESA (página de operações)
Vídeo sobre o Herschel (formato Flash)
Wikipedia
Satélite Planck:
ESA (ciência e tecnologia)
ESA (centro científico)
ESA (página de operações)
Wikipedia
Radiação infravermelha:
Wikipedia
NASA
Uma perspectiva histórica (omega.com)
Microondas:
Wikipedia
Microwaves101.com |
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