Astronomia do Infravermelho - O Telescópio Espacial Spitzer

No artigo intitulado 'Descobrindo luzes visíveis e invisíveis em astronomia', publicado nesta coluna no dia 06/09/2007, descrevemos como Willian Herschel fez um experimento que revelou a existência da radiação infravermelha. De agora em diante ela será referida pela abreviatura IV.

Grande parte da radiação IV é bloqueada pela atmosfera terrestre, por isso, a necessidade de telescópios espaciais para detectar esta radiação.

As observações astronômicas no IV tiveram início na década de 1960, quando detectores desta radiação, a bordo de balões estratosféricos fizeram as primeiras medições a partir da alta atmosfera.

Na década de 1970, as observações passaram a ser feitas por detectores a bordo de aviões a jato, capazes de voar a grandes altitudes.

Nestas fases foram identificados alguns milhares de corpos celestes emitindo no IV.

Em janeiro de 1983, foi colocado em órbita o satélite IRAS (Abreviatura do inglês de Satélite Astronômico do Infravermelho), resultado do esforço conjunto dos Estados Unidos, Holanda e Inglaterra. Seu objetivo foi construir o primeiro catálogo de fontes com emissão no IV. Este observatório esteve em operação até novembro deste mesmo ano. Com suas observações aumentou o numero de fontes identificadas em cerca de 70%, reconhecendo aproximadamente 350 mil delas. Entre suas descobertas se destacam o disco de poeira em torno da estrela Vega, a emissão no IV de galáxias em interação e a distribuição do aquecimento da poeira em quase todas as direções do espaço. A imagem abaixo mostra o IRAS em órbita.

Crédito: NASA/IPAC

No dia 25 de agosto de 2003 foi lançado pela NASA o 'Observatório' Espacial Spitzer. Ele consiste de um telescópio refletor cujo espelho primário tem 85 cm de diâmetro e possui três detectores de IV para cobrir quase todo intervalo desta radiação no espectro eletromagnético. Além disso, possui também uma unidade de refrigeração (criostato) para manter os instrumentos em baixa temperatura. O observatório tem 4 m de altura e pesa quase 870 kg. As figuras abaixo mostram o diagrama interno à direita e o externo à esquerda.

Adaptados de NASA/Spitzer Space Telescope

Radiação IV é basicamente radiação de calor, por isso, o telescópio deve estar resfriado a temperaturas próximas do zero absoluto, para que seja possível detectar sinais provenientes do espaço sem a interferência do calor dele mesmo. Além disso, ele precisa estar protegido do calor do Sol, mas também tem de aproveitar esta radiação para gerar energia para suas baterias. E mais, deve também estar protegido da radiação IV emitida pela Terra. Estas e outras considerações indicaram a escolha da órbita. Esta escolha apontou para uma posição na nossa própria órbita - 'uma distância segura da Terra e boa do Sol'. A figura abaixo mostra a localização.

Adaptado de NASA/Spitzer Space Telescope

O Spitzer se desloca na órbita a uma velocidade de 0,1 UA/ano, uma Unidade Astronômica (UA) é a distância da Terra ao Sol e vale 150 milhões de km. Ele se encontra a uma distância de aproximadamente 70 milhões de km da Terra.

A expectativa em termos de pesquisa é que este telescópio espacial realize observações no IV, nas quatro seguintes áreas: formação de planetas e estrelas, origem de galáxias energéticas e quasares, distribuição de matéria em galáxias e formação e evolução galáctica.

O destaque fica por conta da descoberta mais recente e que apresenta estrelas recém nascidas nas proximidades do centro de nossa galáxia. Neste local existem estrelas, gás e poeira, sendo que no centro propriamente dito existe um buraco negro 'peso pesado'. As condições deste ambiente são bastante severas para a formação de estrelas. Aí, existem ventos estelares intensos, ondas de choque e pressão e outros fatores que dificultam o nascimento de estrelas. Para confundir ainda mais as observações existe uma grande quantidade de poeira entre nós e o centro da Via Láctea. Mesmo para o Spitzer com seu olhar infravermelho, que pode penetrar esta poeira, encontrar estrelas jovens nestas condições é como encontrar 'agulha no palheiro'. Os resultados destas observações revelaram três estrelas com características que indicam serem bem jovens. Elas têm menos de um milhão de anos de idade e estão envolvidas por 'casulos' de gás e poeira. A imagem abaixo mostra a região central de nossa galáxia no IV e em destaque as estrelas citadas.

Adaptado de NASA/JPL-Caltech/S.V. Ramirez (NExSci/Caltech)

O nome do telescópio espacial do IV é uma homenagem ao astrofísico americano Lyman Spitzer Jr., nascido em 1914 e falecido em 1997, cujas contribuições relevantes nas áreas de dinâmica estelar, física de plasma, fusão termonuclear e astronomia espacial foram de grande destaque.

Atualmente o Telescópio Espacial Spitzer se encontra em modo de 'espera' desde o dia 15 de maio deste ano, devido a um vazamento de Hélio líquido no sistema de refrigeração. Técnicos, engenheiros e cientistas estão trabalhando na calibração do sistema e em algumas semanas o telescópio deverá estar novamente em operação.

No artigo a seguir falaremos de telescópio espacial para observações no ultravioleta.

Leia mais sobre astronomia na coluna Olhar Longe.

Fonte: Túlio Jorge dos Santos (Portal Uai)