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O Telesc´opio Espacial Hubble
Domingos Soares
Desde os tempos de Galileu Galilei (1564-1642), que, em 1609, apontou pela primeira vez uma luneta para o c´eu, os astrˆonomos tˆem sonhado em ver mais e mais distante e com maior nitidez. Ap´os os grandes desenvolvimentos de telesc´opios em terra, a evolu¸c˜ao natural seria lev´a-los para fora da atmos- fera terrestre. A atmosfera terrestre causa dois efeitos principais sobre a luz — a radia¸c˜ao eletromagn´etica — que nos atinge vindo das profundezas do cosmos: ela distorce e bloqueia parte desta radia¸c˜ao. A distor¸c˜ao atmosf´erica faz, por exemplo, com que as estrelas “pisquem”, quando as olhamos no c´eu. Para objetos extensos, como nuvens gasosas e gal´axias, a distor¸c˜ao diminui a nitidez das imagens. O outro efeito ´e que a atmosfera bloqueia parte da radia¸c˜ao que vem dos objetos celestes. Este bloqueio ´e seletivo, isto ´e, ocorre de forma diferente para cada faixa de com- primento de onda. A luz vis´ıvel atravessa eficazmente a atmosfera, mas isto ocorre apenas para parte da radia¸c˜ao infravermelha e da faixa de ondas de r´adio. E, felizmente para os seres vivos que habitam o planeta Terra, ela bloqueia grande parte da radia¸c˜ao ultravioleta, raios gama e raios X prove- nientes do espa¸co. Novas tecnologias foram desenvolvidas para corrigir a distor¸c˜ao atmosf´eri- ca, e elas tˆem sido utilizadas nos telesc´opios modernos localizados na su- perf´ıcie. A melhor solu¸c˜ao, no entanto, para se evitar o bloqueio e as distor¸c˜oes at- mosf´ericas, ´e colocar um telesc´opio fora da atmosfera terrestre, um telesc´opio espacial! Isto tem sido feito de forma bastante eficiente nas ´ultimas d´ecadas. Exis- tem in´umeros telesc´opios espaciais dedicados a observar a radia¸c˜ao ultravio- leta, os raios gama e os raios X emitidos pelos objetos c´osmicos — estrelas, gal´axias, etc. E, tamb´em, para captar a luz vis´ıvel, e neste caso com o principal objetivo de se eliminar as nocivas distor¸c˜oes atmosf´ericas. Este ´e o caso do Telesc´opio
Espacial Hubble (daqui por diante referido simplesmente como “HST”, sigla para o seu nome em inglˆes, “Hubble Space Telescope”). O nome do telesc´opio ´e uma homenagem ao astrˆonomo norte-americano Edwin Powell Hubble (1889-1953), que na d´ecada de 1920 demonstrou ine- quivocamente a existˆencia das gal´axias, e inaugurou um novo ramo da As- tronomia, a Astrof´ısica Extragal´actica. O Telesc´opio Espacial Hubble foi colocado em ´orbita no dia 24 de abril de 1990 pelo ˆonibus espacial Discovery da NASA. Trata-se de um projeto cient´ıfico conjunto das agˆencias espaciais norte-americana (NASA) e europeia (ESA), que arcaram com os custos totais de quase 2 bilh˜oes de d´olares. O telesc´opio foi colocado numa ´orbita circular a 593 km acima da su- perf´ıcie terrestre, inclinada de 28,5 graus em rela¸c˜ao ao equador. O HST completa uma revolu¸c˜ao completa em torno da Terra a cada 97 minutos. A sua velocidade ´e de 8 km por segundo, ou 28.800 km/h.
Concep¸c˜ao art´ıstica mostrando o Telesc´opio Espacial Hubble logo ap´os ter sido colocado em ´orbita pelo ˆonibus espacial Discovery (abaixo `a direita). Destacam-se os dois pain´eis solares, o prato da antena de alto ganho para comunica¸c˜ao com a Terra, ligada ao corpo do telesc´opio, e a porta do tubo do telesc´opio, aberta (Imagem: NASA).
qu´ımica, densidade e movimento. 4- “Wide Field and Planetary Camera”(WFPC), Cˆamera Planet´aria e de Campo Amplo, que foi substitu´ıda em 1993, pela WFPC2. Este ´e o instru- mento respons´avel pelas mais famosas imagens do HST, no que diz respeito ao p´ublico em geral. Ele possui 48 filtros, que permitem a investiga¸c˜ao ci- ent´ıfica dos objetos numa ampla faixa de comprimentos de onda (cores). 5- “Fine Guidance Sensors”(FGS), Sensores de Guiagem Fina. S˜ao dis- positivos que utilizam estrelas guias para manter o telesc´opio apontado na dire¸c˜ao correta. Eles podem ser usados tamb´em para medir a distˆancia an- gular entre as estrelas e o seu movimento relativo. Os astrˆonomos de todo o mundo precisam apresentar propostas de pro- jetos observacionais para o HST, os quais s˜ao analisados por um comitˆe cient´ıfico. Os projetos aprovados, segundo crit´erios de relevˆancia cient´ıfica e uso apropriado do telesc´opio, recebem o tempo de observa¸c˜ao solicitado. A competi¸c˜ao por tempo no HST ´e bastante grande. A cada ano, cerca de 1.000 propostas s˜ao recebidas, das quais cerca de 200 s˜ao selecionadas.
Telesc´opio Espacial Hubble tendo ao fundo a Terra. Cada painel solar mede 2, por 12,1 metros e o HST possui 15,9 metros de comprimento. O conjunto tem aproximadamente 11 toneladas (Imagem: NASA/Canadian Astronomy Data Cen- tre).
O HST est´a em opera¸c˜ao e deve continuar assim at´e 2020 ou pouco de- pois. A espa¸conave recebeu v´arias visitas de manuten¸c˜ao — troca de ba- terias, consertos e substitui¸c˜oes de instrumentos, manuten¸c˜ao dos sistemas de isolamento t´ermico, etc. A ´ultima miss˜ao de reparos — a quarta — foi realizada em 2009 e estendeu a vida ´util do telesc´opio por 10 anos ou um pouco mais. Estas miss˜oes s˜ao todas realizadas por astronautas que abordam a espa¸conave a partir de um dos ˆonibus espaciais da NASA. Provavelmente, a mais importante miss˜ao de reparos e manuten¸c˜ao foi a primeira, realizada em dezembro de 1993. Logo ap´os o lan¸camento, as primeiras imagens astronˆomicas obtidas, apesar de muito boas quando com- paradas com imagens semelhantes tomadas da superf´ıcie, apresentavam-se ligeiramente “borradas”! O espelho prim´ario do telesc´opio, a despeito de to- dos os cuidados, apresentava um defeito ´optico bastante conhecido: aberra¸c˜ao esf´erica. A superf´ıcie do espelho n˜ao possu´ıa a forma adequada fazendo com que a luz refletida da regi˜ao central do espelho focalizasse num lugar dife- rente da luz refletida da regi˜ao perif´erica. Isto causava uma imagem fora do foco perfeito, isto ´e, borrada. A solu¸c˜ao do problema seria a coloca¸c˜ao de “´oculos”corretivos no telesc´opio. Os ´oculos desenvolvidos pela equipe t´ecnica do HST, denominado COSTAR, sigla para “Corrective Optics Space Teles- cope Axial Replacement”, ´e, portanto, um sistema ´optico de corre¸c˜ao para a focaliza¸c˜ao do telesc´opio. Este sistema foi instalado na primeira miss˜ao de reparos, que partiu num ˆonibus espacial lan¸cado no dia 2 de dezembro de
- Os astronautas, durante os cinco dias da miss˜ao, removeram o “High Speed Photometer”e substitu´ıram-no pelo COSTAR. Al´em disso, trocaram a cˆamera de campo amplo, WFPC, por uma outra, a WFPC2. Estas medidas corrigiram com enorme sucesso os defeitos de focaliza¸c˜ao do espelho prim´ario e as imagens tornaram-se perfeitas! As realiza¸c˜oes cient´ıficas do HST s˜ao in´umeras e continuam a aparecer,
a medida que novas observa¸c˜oes s˜ao realizadas. Podem ser destacadas, de ma- neira geral, as seguintes: determina¸c˜ao precisa das distˆancias at´e as gal´axias, demonstra¸c˜ao de que os quasares, na sua maioria, residem em gal´axias, a prova de que as energ´eticas explos˜oes de raios gama est˜ao localizadas em gal´axias e as observa¸c˜oes de longa dura¸c˜ao denominadas “Campos Profundos Hubble”, que mostraram que o universo cont´em, pelo menos, 125 bilh˜oes de gal´axias. V´arios outros estudos relacionadosa astrof´ısica estelar, planet´aria e do sistema solar foram tamb´em realizados.
