Radioastronomia

A radioastronomia é o campo da astronomia que estuda os objetos celestes por meio das radiações eletromagnéticas emitidas ou refletidas pelos corpos celestes. A recepção destas radiações eletromagnéticas é feita por intermédio de instrumentos chamados radiotelescópios.
Vemos o mundo à nossa volta, porque os nossos olhos detectam a luz visível, um tipo de radiação eletromagnética. Objetos na Terra e no espaço também emitem outros tipos de radiação eletromagnéticas que não podem ser vistas pelo olho humano, tais como ondas de rádio. Para compreender o que são essas ondas de rádio, temos que lembrar o que é o espectro eletromagnético…

Nossos olhos são sensíveis à luz que fica em uma região muito pequena do espectro eletromagnético chamada “luz visível”. Esta “luz visível” corresponde a uma faixa de comprimento de onda de 400 a 700 nanômetros (nm) e uma gama de cor de violeta ao vermelho. O olho humano não é capaz de “ver” a radiação com comprimentos de onda fora do espectro visível. As cores visíveis de comprimento de onda mais longo são: violeta, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho. A radiação ultravioleta tem um comprimento de onda menor do que a luz violeta visível. A radiação infravermelha tem um comprimento de onda maior do que a luz vermelha visível. A luz branca é uma mistura das cores do espectro visível. O preto é a ausência total de luz. Mas a luz visível as radiações ultravioleta e infravermelho são um ínfima faixa no espectro eletromagnético.

As radiações eletromagnéticas também inclui (a partir de comprimento de onda) radiação gama, radiação X ultravioleta, visível, infravermelho (calor), microondas, e ondas de rádio. Todas estas formas de “lu”z têm características tanto elétricas quanto magnéticas. As propriedades da luz nos permitem construir dispositivos para observar o universo e conhecer as natureza física e químicas das fontes que emitem a radiação recebida durante estas observações. Essas mesmas propriedades significa que a luz interage com a matéria antes de chegar ao observador e isso muitas vezes dificulta a nossa capacidade de observar outros objetos no universo. Observe que a palavra “radiação” pode se referir a qualquer fenômeno que irradia para fora de uma fonte de radiação eletromagnética ou luz. O termo “radiação” não deve ser confundido com a radiação associada a uma fonte radioativa, isto é, radiação nuclear.

Quando você ouve rádio, assiste TV ou usa telefone celular, você está usando um dispositivo que recebe ondas de rádio. As ondas de rádio são uma forma de radiação eletromagnética, assim como a luz visível que você está acostumado a ver com seus olhos. A diferença de ondas de rádio é que eles têm um comprimento de onda inferiores em frequência do que a luz visível. Elas também têm menos energia. A luz visível é energética o suficiente para ajudar as plantas produzem seu próprio alimento através da fotossíntese. As ondas de rádio são muito mais fracas do que esta por isso precisamos de amplificadores eletrônicos para nos ajudar a aumentar o seu sinal. Qualquer onda eletromagnética com um comprimento de onda maior do que 1 mm é uma onda de rádio.

As ondas de rádio foram inicialmente detectados com origem no espaço sideral na década de 1930, mas poucos cientistas levaram a sério a descoberta. O desenvolvimento de radares na Segunda Guerra Mundial levou a melhorias em antenas e sistemas eletrônicos. Após a guerra, muitos dos cientistas envolvidos começaram a usar este equipamento para investigar os sinais de rádio provenientes do espaço. Com isso nasceu a ciência da radioastronomia.
Cada tipo de radiação eletromagnética é produzida por determinadas condições. Os astrônomos agora podem detectar todos estes tipos de emissões, às vezes por radiotelescópios no solo. Algumas formas, como raios-X só podem ser detectado por radiotelescópios no espaço. Ao detectar e estudar as emissões eletromagnéticas, os astrônomos podem determinar as condições que as produziram e assim aumentar a nossa compreensão dos objetos e as condições muito longe no espaço.

Radiotelescópio Arecibo (Porto Rico)

Radiotelescópio
É simplesmente um telescópio que é projetado para receber ondas de rádio do espaço. Em sua forma mais simples, tem três componentes:
a) Um ou mais antenas para recolher as ondas de rádio de entrada. A maioria das antenas são antenas parabólicas que refletem as ondas de rádio para um receptor, da mesma maneira como um espelho curvo pode focar a luz visível para um ponto. Antenas podem ter outras formas. Uma antena de Yagi, semelhante ao usado para a recepção de televisão, pode ser usado para radioastronomia como foi o caso dos primeiros radiotelescópios
b) Um receptor e amplificador para aumentar o sinal de rádio que geralmente são muito fracos. Hoje esses amplificadores são extremamente sensíveis e são normalmente esfriados a temperaturas muito baixas para minimizar a interferência devido ao ruído gerado pelo movimento dos átomos do metal.
c) Um gravador para manter um registro do sinal. A maioria dos radiotelescópios grava diretamente os dados em disco de memória de computador. Os astrônomos usam um software sofisticado para processar e analisar os dados.

A radioastronomia mudou a maneira como vemos o Universo e aumentou muito o nosso conhecimento sobre o cosmos. A astronomia óptica tradicional estuda objetos como estrelas e galáxias que emitem uma grande quantidade de luz visível, mas não é suficiente para observar objetos escondidos nas nuvens de gás encontrados no espaço interestelar e que emitem ondas de rádio em comprimentos de onda distintos. Como o hidrogênio é o elemento mais abundante no Universo e é comum em todas as galáxias, os astrônomos usam sua emissão característica para mapear a estrutura das galáxias.

As ondas de rádio viajam pela poeira interestelar em nossa galáxia e só assim podemos detectar outras galáxias que estavam além do centro da nossa galáxia. Estas galáxias são impossíveis de se ver usando apenas a luz visível de telescópios ópticos.
A radioastronomia detectou muitos novos tipos de objetos no Universo, incluindo os pulsares, estrelas de nêutrons, quasares e outros.

Comprimento de Onda e a Luz

Os astrônomos e astrofísicos aparentemente têm uma tarefa muito difícil. Eles têm que estudar estrelas, incluindo o nosso Sol, a uma grande distância. No entanto, não temos que tocar em um objeto para aprender sobre ele…!
Nós recebemos muitas informações sobre o Universo a partir de sensoriamento a distância, nossos olhos, ouvidos etc, são ferramentas importantes, mas para os astrônomos e astrofísicos isso não é o suficiente. A invenção do telescópio no início de 1600 foi um passo crítico. Sir Isaac Newton foi importante para a nossa compreensão sobre a luz. No processo de explicar suas teorias da luz, Newton usou em suas observações um prisma, e demonstrou claramente que a luz visível do Sol é uma mistura de um espectro contínuo de cores.

Vamos descrever este espectro de cores como vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta. No entanto, é importante perceber que, há uma mistura contínua de cores de vermelho para laranja para amarelo, azul e assim por diante.
Em 1800, o astrônomo, Sir William Herschel, realizava alguns experimentos com filtros de cores diferentes em seu telescópio. Herschel separou a luz solar em seu espectro com um prisma. Ele usou três termômetros. Ele colocou uma lâmpada em cada cor do espectro e usou os outros dois termômetros como controles. Descobriu que cada cor da luz produzia uma temperatura mais elevada do que os controles.

Ele também observou que o aumento da temperatura progredia do azul para o vermelho. Quando ele mediu a temperatura um pouco além do vermelho, ele encontrou nesta região (sem luz visível) temperaturas mais elevadas (infravermelho). A nova radiação pode ser refletida, refratada, absorvida e transmitida como luz visível. Christiaan Huygens em 1690 definiu a luz como uma onda. No início de 1800 Thomas Young apoiou a teoria de ondas de luz com uma série de experiências importantes. Em 1905 Einstein mostrou que a luz também possui propriedades das partículas. Compreendemos agora que a luz tem tanto a propriedade de onda como a de partículas. A teoria de que a luz tem propriedades semelhantes às de onda permite considerar a luz em termos de comprimento de onda.

Porque essa explicação ?
É fácil…..!
As imagens que os astrofísicos usam para estudar o universo, incluindo obviamente o nosso Sol, são obtidas através do espectro e comprimento ondas, e como foi dito acima, cada “cor” ou comprimento de onda tem, digamos, uma temperatura característica. Isso quer dizer que certos detalhes só aparecem em um comprimento de onda específico.
Sabemos que certos animais podem “ver” a luz infravermelha e até no ultravioleta. Isto permite-lhes encontrar presas no escuro, porque a energia térmica é emitida no infravermelho.

Decomposição da Luz

Vamos fazer uma análise qualitativa de espectros. Você vai precisar de materiais simples:
a) Um CD
b) Uma Lupa
c) Uma pequena lanterna
d) Um pedaço de cartolina
e) Um pregador de roupas
f)  Filtros vermelho, verde e azul

Mas antes um pequena introdução:
O físico e matemático, Isaac Newton, observou o fenômeno da decomposição da luz e publicou um trabalho, no qual apresentava suas ideias sobre a natureza das cores. A interpretação sobre a decomposição da luz e a natureza das cores, dada por Isaac Newton, é aceita até hoje. Lembrando que a luz é uma radiação de natureza eletromagnética. O espectro de luz visível, pode então assumir diversas cores (desde o violeta até o vermelho), em função do comprimento de onda. O espectro eletromagnético é a distribuição da intensidade da radiação eletromagnética com relação ao seu comprimento de onda ou frequência. A luz visível ocupa uma pequena parte do espectro eletromagnético, como podemos ver na figura abaixo.

A cor apresentada por um corpo, ao ser iluminado, depende do tipo de luz que ele reflete difusamente. A luz branca é constituída por uma infinidade de cores que podem ser divididas em sete cores: vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta.
Dizemos que um objeto é azul quando este reflete apenas a cor azul e absorve as demais cores. Um objeto branco reflete todas as cores e um objeto preto absorve todas as cores. A cor de um objeto é a cor refletida por este objeto. não se deve esquecer que as luzes de outras cores que não foram refletidas, são absorvidas pelo objeto e transformadas em calor. É devido a este fenômeno que as pessoas desaconselham o uso de roupas escuras em dias ensolarados e com temperaturas elevadas.

Pense dessa forma: uma pessoa só consegue ver um objeto porque chega luz aos seus olhos, e isto pode ocorrer devido ao objeto emitir ou refletir luz. Logo, se o branco é uma mistura de todas as cores, e se uma roupa branca deve refletir a maior parte da luz que sobre ela incide, uma parte bem menor de luz será absorvida e, conseqüentemente, a transformação de energia luminosa para térmica também será menor.
Voltando ao espectro visível: Os limites do espectro visível variam de pessoa para pessoa, mais ou menos, sendo assim, os olhos dos seres humanos tem uma faixa definida, se limitando entre 350nm(nanômetros) a 700nm dos comprimentos de ondas para a luz visível.

Podemos dizer então que para cada cor temos uma determinada frequência e comprimento de onda que a distingue das demais, temos por exemplo: a luz vermelha que é uma luz de menor freqüência e consequentemente menor energia, já o violeta é uma luz de maior freqüência e nos submete a maior energia. Quanto vale um nanômetro ? Um nanômetro correspondente a 1,0×10-9 metros, ou seja, um milionésimo de milímetro ou um bilionésimo do metro (figura acima).

O vídeo  mostra o procedimento de como decompor a luz

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