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| O espectro eletromagnético |
A radiação eletromagnética pode ser descrita como
um fluxo de fótons, cada um viajando em um padrão semelhante a ondas, levando
energia e movendo-se à velocidade da luz. A única diferença entre as ondas de rádio, luz
visível e raios gama é a energia dos fótons. As ondas de rádio têm fótons com
menor energia. As microondas ter um pouco mais energia do que as ondas de
rádio.As ondas infravermelhas tem ainda mais, seguida pelas ondas visível, ultravioleta, raios-X e raios gama. A
quantidade de energia de um fóton pode fazer com que se comportem mais como uma
onda, ou mais como uma partícula. Isso é chamado de " dualidade
onda-partícula "da luz. É importante compreender que não estamos falando
de uma diferença no que a luz é, mas em como ela se comporta. Fótons de baixa
energia (como os fótons de rádio) se comportam mais como ondas, enquanto que os
fótons de maior energia (tais como raios-X) se comportam mais como partículas.
O espectro eletromagnético pode ser expresso em termos de comprimento de onda
de energia, ou freqüência. A maneira de pensar sobre o espectro eletromagnético
está relacionado com os outros de uma forma matemática precisa. As relações
são:
o comprimento de onda é igual à velocidade da luz dividida pela freqüência
ou
ou
lambda = c / nu
e a energia é igual a constante
de Planck vezes a freqüência
ou
E = hx·nu
E = hx·nu
As letras lambda
e nu do alfabeto grego são usadas por cientistas em vez de l e f). Tanto a velocidade da luz como a constante
de Planck são realmente constantes - elas nunca mudam de valor. A velocidade da luz no vácuo é igual a 299.792.458
m / s (186.212 milhas / segundo). A Constante
de Planck é igual a 6,626 x 10 -27 erg-segundos.
Observatórios espaciais em diferentes regiões do espectro eletromagnético
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| VLBA |
Os Rádio-Observatórios
As ondas de rádio podem propagarem-se através do ambiente da Terra sem obstáculos significativos. Na verdade, os telescópios de rádio, os rádios-telescópios, podem observar mesmo em dias nublados. No entanto, a disponibilidade de um rádio-observatório espacial complementa os rádios-telescópios terrestres em alguns aspectos importantes. Há muitos rádios-observatórios no espaço. A maioria deles estuda as ionosferas dos planetas até 3 x 10-4 Hz. Alguns têm sido usados para monitorar os sinais de rádio emitidos por terremotos. Uma técnica especial usada em rádio-astronomia é chamada "interferometria". Os rádios-astrônomos podem combinar dados de dois telescópios que estão muito distantes entre si e criar imagens que têm a mesma resolução como se tivesse um único telescópio tão grande quanto a distância entre os dois telescópios. Isto significa grupos de radio-telescópios podem ver detalhes incrivelmente pequenos. Um exemplo é o Very Large Baseline Array (VLBA), que consiste de 10 radio-telescópios fixados em Havaí e Porto Rico, cerca de um terço do caminho ao redor da Terra. Ao colocar um rádio-telescópio em órbita ao redor da Terra, os rádios-astrônomos podem fazer imagens como se tivesse um rádio telescópio do tamanho de todo o planeta. Isso, e mais ainda, foi efetuado pelo (VSOP) Observatório Espacial do Programa Very Long Baseline Interferometry (VLBI). A missão japonesa foi lançada em fevereiro de 1997, renomeada HALCA pouco tempo depois. A missão durou até novembro de 2005, superando o esperado três anos de vida. Este rádio-telescópio virtual tem uma abertura cerca de três vezes o tamanho do raio da Terra, e trabalhou em conjunto com observações terrestres de radiotelescópios em rede.
Os Observatórios de Microondas
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| COBE |
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| JWST |
Os Observatórios
de infravermelhos
O mais recente observatório de infravermelho atualmente
em órbita foi o Infrared Space Observatory (ISO), lançado em novembro de 1995
pela Agência Espacial Europeia, e funcionou até maio de 1998. Ele foi colocado
em uma órbita elíptica com um período de 24 horas que o mantinha em vista as
estações terrestres em todos os momentos. Este arranjo foi necessário porque o ISO
transmitia observações em vez de
armazenar informações para posterior reprodução. O ISO observava em 2,5-240
microns. Em agosto de 2003, a NASA lançou o Telescópio Espacial Spitzer,
conhecido anteriormente como Telescópio
Espacial Infravermelho Mecânico (SIRTF). O Spitzer usa um sistema de
refrigeração passivo, o que significa que irradia para fora seu próprio calor
em vez de exigir um sistema frigorífico ativo como a maioria dos outros observatórios
espaciais de infravermelho. Ele foi colocado em uma órbita heliocêntrica
atrelada a Terra, onde não têm de lidar com ocultação de fontes da Terra, ou
com o ambiente comparativamente quente no espaço próximo à Terra. Outro
importante Observatório Estratosférico em Infravermelho para Astronomia é o (SOFIA).
Embora SOFIA não esteja instalado em órbita, é transportado dentro de um avião
747 voando a uma altitude suficientemente bem acima da maioria do infravermelho
atmosférico da Terra que absorveria estes raios. SOFIA substitui o Kuiper
Airborne Observatory. O James Webb Space Telescope (JWST) será um grande
telescópio infravermelho com um espelho primário de 6,5 metros. O lançamento
está previsto para 2015. JWST vai estudar cada fase da história do nosso
universo, que vão desde o primeiro brilho luminoso após o Big Bang, a formação
de sistemas solares capazes de suportar a vida em planetas como a Terra, até a evolução do nosso próprio Sistema Solar.O JWST
era anteriormente conhecido como o "Telescópio Espacial da Próxima Geração"
(NGST).
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| HUBBLE |
Os Observatórios
de Espectro Visual
O observatório apenas visual em órbita no momento
é o Telescópio Espacial Hubble (HST). Como os rádios-observatórios espaciais,
há observatórios do espectro visual no solo. No entanto, o Hubble tem várias
vantagens especiais sobre eles. A maior vantagem do HST é que ele não sofre de visão distorcida do ar
porque ele está acima da atmosfera da Terra. Se todo o ar estivesse à mesma temperatura acima de um telescópio e não
houvesse vento, ou se o vento fosse perfeitamente constante, os telescópios
teriam uma visão perfeita através do ar.
Infelizmente, não é assim que funciona a nossa atmosfera. Existem pequenas
diferenças de temperatura, mudanças de velocidade do vento, diferenças de
pressão, e assim por diante. Isso faz com que a luz que passa através do ar
oscile ligeiramente. Ela fica um pouco torta, assim como a luz é dobrada por um
par de óculos. Mas, ao contrário de óculos, dois feixes de luz vindo da mesma
direção não ficam muito dobrados da mesma maneira. Você provavelmente já viu
isso antes - olhando ao longo do topo da estrada em um dia quente, tudo parece mais
brilhante sobre a superfície da estrada aquecida. Este efeito desfoca a imagem
vista pelos telescópios, limitando a sua capacidade para resolver os objetos.
Em uma boa noite em um observatório numa montanha alta, a quantidade de
distorção causada pela atmosfera pode ser muito pequena. Mas o Telescópio
Espacial não tem distorção da atmosfera. Sua visão perfeita lhe dá muitas e
muitas vezes as imagens mais claras do que mesmo os melhores telescópios
terrestres nas melhores noites. Outra vantagem do HST é que sem a forma da atmosfera,
ele pode ver uma porção muito mais ampla do espectro. Além do espectro visível,
ele também pode ver a luz ultravioleta que normalmente é absorvida pela
atmosfera terrestre e não pode ser vista por telescópios comuns.
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| IUE |
Os Observatórios do Ultravioleta
Por agora, não há observatórios espaciais
dedicados ao ultravioleta. O Telescópio Espacial Hubble pode efetuar uma grande
quantidade de observações de comprimentos de onda ultravioletas, mas tem um
campo de visão relativamente pequeno. De janeiro de 1978 a setembro de 1996, o
International Ultraviolet Explorer (IUE) funcionou e observou a radiação
ultravioleta. Seu final operacional, embora lamentável, não foi prematuro: o IUE foi lançado para funcionar por apenas três anos. O IUE funcionava como um observatório terrestre
regular, com uma exceção: o operador de telescópio e cientista não chegou a
visitar o telescópio, mas enviou os comandos a partir do solo. Além de alguns
cuidados na seleção de materiais para filtros, um telescópio de UV
(ultravioleta) como o IUE é muito parecido com um telescópio de luz visual
comum. Além do IUE, tem havido
algumas recentes importantes missões espaciais no UV. Um pacote de transporte
reutilizável, chamado Astro, foi levado duas vezes no compartimento
de carga do ônibus espacial. Ele consistia de um conjunto de três telescópios
UV. Ao contrário do HST, os astros-telescópios
UV tinham campos muito grandes de vista,
para que eles pudessem tirar fotos de objetos maiores no céu, como galáxias.
Por exemplo, se o telescópio espacial Hubble e os astro-telescópios fossem
usados para observar o cometa Hale-Bopp, Hubble seria capaz
de tirar fotos espetaculares do núcleo do cometa. Os astro-telescópios seriam
capazes de tirar fotos de todo o núcleo do cometa, e a cauda.
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| SDO |
Os Observatórios de Ultravioleta Extremo
Atualmente, alguns estudos no ultravioleta
extremo estão sendo realizados pelo Observatório Dinâmico Solar (SDO), lançado
em fevereiro de 2010. É a primeira missão a ser lançada pela NASA (LWS), que é
projetada para compreender as causas da
variabilidade solar e seus impactos na Terra. Alguns exemplos dos estudos
incluem observação do interior do Sol, sua atmosfera e campo magnético, o
plasma da coroa, e a irradiação que criam as ionosferas dos planetas no sistema solar. Um
observatório ultravioleta foi o (ALEXIS) . Depois de 12 anos em órbita, o
satélite ALEXIS chegou ao fim da sua carreira. Seus painéis solares degradados
encarregados da produção, capacidade e
duas das quatro baterias falharam. Em 29 de abril de 2005, seus painéis solares
foram intencionalmente descartados para longe do Sol, colocando o sistema de
Alexis no estado mais baixo de energia para fins de segurança, que após isso deixou
de ser rastreado. Embora o nome insinui que ele era um Observatory de Raios-X,
a faixa de energia exploradas pelo ALEXIS situava-se na extremidade mais baixa do espectro de raios-X, muitas
vezes consideradas como ultravioleta extremo. ALEXIS foi lançado em 25 de abril de 1993 por um foguete Pegasus.
Durante o lançamento, a chapa de charneira que apoiava um dos painéis solares
quebrou. No entanto, o satélite sobreviveu. O painel permaneceu conectado ao
satélite através de cabos elétricos e uma corda, de modo que ainda era capaz de
fornecer a energia necessária para o satélite. ALEXIS girava sobre um eixo apontado aproximadamente em
direção ao Sol. Forneceu mapas do céu em uma base diária, sempre que o satélite
não estava em uma órbita 100% solar. Estes
mapas do céu foram usados para estudar emissões de raios-X difusos, monitorar o
brilho de objetos conhecidos como EUV e detectar objetos transitórios. O primeiro
observatório de ultravioleta extremo foi o Explorador Ultraviolet Extreme
(EUVE). O observatório funcionou a partir de junho de 1992 a janeiro de 2001.
Os astrônomos estavam um pouco relutantes em explorar a partir do espaço nos comprimentos
de ondas do ultravioleta extremo desde que a teoria sugere fortemente que o meio
interestelar (os traços minúsculos de gases e poeiras entre as estrelas)
absorveria a radiação nesta porção do espectro. No entanto, quando o Explorer
Ultravioleta Extreme (EUVE) foi lançado, as observações mostraram que o sistema
solar está localizado dentro de uma bolha no meio interestelar local. A região
em torno do Sol é relativamente
desprovida de gás e poeira que permite que os instrumentos do EUVE pudessem ver muito mais longe do que previa a teoria.
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| CHANDRA |
Os Observatórios de Raios-X
A NASA lançou um novo satélite astronômico de
raios-X, o Chandra X-ray Observatory (CXO) , em julho de 1999. Ele orbita a
Terra em uma órbita alongada que atinge mais de um terço da distância até a Lua.
Esta órbita permite observações ininterruptas por muito tempo, até 55 horas.
Chandra é desenhado para observar regiões do espaço de altas energias, como
nebulosas. Também é capaz de criar imagens que são 25 vezes mais nítidas do que
qualquer telescópio de raios-X que o precedeu. A Rossi X-ray Timing Explorer
(RXTE) foi lançado em 30 de dezembro de 1995. O RXTE é capaz de fazer medições
de tempo muito precisas de objetos em raios-X, particularmente aqueles que
mostram padrões em suas emissões de raios-X em períodos de tempo muito curtos,
como certos tipos de sistemas de estrelas de nêutrons e pulsares. O Suzaku foi
lançado pelo Japão em julho de 2005. Foi desenvolvido em conjunto pelo
Instituto de Espaço e Ciência Astronáutica do Japão, Japon Aerospace Exploration
Agency (JAXA) e Goddard Space Flight Center da NASA. Os astrônomos estão usando
o Suzaku no estudo de galáxias, buracos negros, remanescentes de supernovas e
aglomerados de galáxias. A Europa também teve participação no campo de
observação de raios-X, começando com o satélite EXOSAT na década de 1980. Mais recentemente, existe a
Agência Espacial Europeia (ESA) Missão Multi-Espelhada de Raios-X, hoje
conhecida como XMM-Newton. Como Chandra, foi lançado em 1999. Recentemente, foi
utilizado para observar fontes ultraluminosas de raios-X e encontrar evidências
de buracos negros de massas intermediárias. Alguns observatórios de raios-X que
não estão mais em operação incluem o ROSAT, que foi um joint venture entre os
Estados Unidos, Alemanha e Reino Unido, o Satélite Avançado de Cosmologia e
Astrofísica (ASCA) , um empreendimento conjunto EUA-Japão, o módulo astrofísico
Kvant, que foi anexado à Estação espacial russa Mir, que completou a sua missão
e foi levada para fora de órbita e cair na Terra em março de 2001; e Beppo SAX
, um satélite de raio-X italiano.
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| INTEGRAL |
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