O brilho do aguardado cometa C/2021 A1 (Leonard) segue escalando, nos levando a crer que ele de fato vai entregar todo o espetáculo que vem prometendo para a última quinzena de 2021.
Cometa C/2021 A1 (Leonard) fotografado em Alcântara (MA) na madrugada de 2 de dezembro de 2021 na direção da constalação de Canes Venatici. O aglomerado globular M3 também aparece no campo. (Wandeclayt M./@ceuprofundo)
Na madrugada de 2 de dezembro capturamos o que pode ser a primeira imagem do Leonard feita em solo brasileiro. O cometa aparece na direção da constelação de Canes Venatici (Cães de Caça) e foi registrado com câmera DSLR numa montagem motorizada Star Adventurer 2i numa exposição de 10s, ISO 800 com objetiva 85mm f/1.5 em uma rara brecha entre as nuvens em Alcântara, no Maranhão.
E dá pra confiar?
Cometas se comportam de maneira surpreendente e imprevisível. Podem sofrer aumentos abruptos de brilho ou podem se fragmentar e desaparecer rapidamente. Mas o Leonard tem se mantido bem comportado. A sequência de imagens abaixo (capturadas pela nossa equipe utilizando telescópios remotos em 8 de novembro e 1º de dezembro) mostra a clara evolução do Leonard, com o desenvolvimento da cauda e da cabeleira e o nítido aumento de brilho. As imagens foram realizadas com o mesmo instrumento e representam o mesmo campo do céu.
Cometa Leonard em 08/11/2021, observado com telescópio remoto de 43 cm [Wandeclayt M./@ceuprofundo]Cometa Leonard em 01/12/2021, observado com telescópio remoto de 43 cm [Wandeclayt M./@ceuprofundo]
Ao contrário do cometa C/2020 F3 NEOWISE, que em julho de 2020 privilegiou observadores no hemisfério norte, o cometa Leonard se aproxima de seu periélio no dia 3 de janeiro de 2022 em uma trajetória que favorece observadores ao sul da linha do equador. Além disso a posição relativa entre a Terra, o cometa e o Sol potencializa o efeito de espalhamento da luz solar na cauda de poeira podendo torná-lo ainda mais brilhante, a depender da quantidade de poeira liberada pelo núcleo.
Vale lembrar que o cometa é essencialmente uma grande massa de gelo sujo e que a sublimação desse gelo (a passagem direta do estado sólido para o gasoso) forma a cabeleira e a cauda características dos cometas. A presença de gás ionizado e poeira dá origem a duas caudas distintas: a cauda iônica, com brilho verde azulado, e a cauda de poeira, que nos parece amarelada, refletindo e espalhando a luz do Sol. As caudas são sopradas pelo Sol e por isso apontam sempre na direção oposta à nossa estrela. Ao se afastar do Sol a cauda segue à frente do cometa.
O brilho que observamos tem então duas componentes principais: luz emitida pelo plasma (gás ionizado) e luz refletida pela poeira. A luz refletida pela superfície do núcleo conta pouco, já que o núcleo mede apenas alguns quilômetros, enquanto a cabeleira (coma) mede dezenas de milhares de quilômetros mas podendo atingir diâmetros comparáveis ao do Sol (mais de 1 milhão de quilômetros).
Os dados de fotometria mais recentes indicam que o cometa Leonard está no limiar da visibilidade a olho nu, com magnitude estimada em 6.3 em observação realizada no Observatório Mount Lemmon (por Kacper Wierzchos) e seguindo a tendência apontada por outros observadores, de acordo com os dados publicados no portal COBS [https://cobs.si/analysis]
E quando vamos poder vê-lo?
O brilho do cometa não é a única variável importante aqui. Sua elevação acima do horizonte afeta nossa percepção, e A POLUIÇÃO LUMINOSA é outro grande inimigo da observação de objetos astronômicos de brilho tênue como os cometas. Quando dizemos que podemos observar objetos com magnitude mais brilhante que 6, estamos falando de observadores em céus escuros, longe do excesso de iluminação dos centros urbanos e observando em um ambiente onde a iluminação local não interfira na adaptação visual. Então, mesmo que você se desloque para uma área rural, nada de observar sob postes, ou nas proximidades de refletores e holofotes que possam ser vistos diretamente. Também evite olhar para telas de dispositivos eletrônicos. Nestas condições ideais – sem poluição luminosa e com a vista adaptada ao escuro – não apenas a experiência de observação do cometa é potencializada, mas também muitos objetos de céu profundo como nebulosas, galáxias e aglomerados estelares se tornam visíveis a olho nu.
Na primeira semana de dezembro o cometa segue baixo no horizonte leste ao nascer do Sol, podendo ser fotografado ou observado com pequenos instrumentos, mas ainda não a olho nu. Para observá-lo com seus próprios olhos, recomendamos que a partir do dia 17 de dezembro, 1 hora após o pôr do Sol, o cometa seja procurado sobre o horizonte oeste. Binóculos são o instrumento ideal para essa observação, permitindo a observação de um grande campo e não apenas de uma pequena região ao redor do cometa.
Em nossas redes sociais temos atualizações diárias da posição e brilho do C/2021 A1 Leonard e mapas e dicas de observação. Então se ainda não nos segue, corre lá pra não perder nenhum detalhe da visita do Leonard ao nosso cantinho no Sistema Solar:
Primeiro uma GRANDE ADVERTÊNCIA: cometas podem contradizer completamente as previsões. Podem se fragmentar, podem sublimar numa taxa diferente da esperada, podem conter mais ou menos poeira… e tudo isso influi no brilho que observamos aqui da Terra, então é sempre bom conservar certa cautela quanto às previsões mais otimistas de observabilidade do cometa.
Cometa Leonard imageado pela equipe do projeto Céu Profundo em 08 de novembro de 2021, através de telescópio remoto no Novo México (EUA).
Como sua designação C/2021 A1 revela, o cometa Leonard foi o primeiro cometa descoberto na primeira quinzena do ano de 2021, e ao longo de todo ano – seguindo sua jornada desde os confins do Sistema Solar – ele tem apresentado um bom comportamento, alimentando as esperanças de que, quase um ano após a sua descoberta, ele se torne visível a olho nu. E melhor ainda: privilegiando observadores no hemisfério sul, que perderam a melhor parte do espetáculo do cometa NEOWISE em 2020.
O deslocamento do cometa Leonard em relação às estrelas do fundo registrado em imagens capturadas com um intervalo de 25 minutos no dia 28/11 [Wandeclayt M./Céu Profundo]
Temos acompanhado a evolução do C/2021 A1 desde outubro através de telescópios remotos no observatório New Mexico Skies e estamos felizes com o comportamento do astro visitante! Cabeleira e cauda já se mostram evidentes e a curva de luz construída a partir da magnitude reportada pelos observadores da Comet Observation Database mostra que o seu brilho segue prometendo um espetáculo nas semanas anteriores ao periélio.
Curva de Luz do cometa C/2021 A1 (Leonard) a partir de dados de observação até o dia 28/11 (https://cobs.si/analysis). O eixo horizontal indica a data, enquanto o eixo vertical indica o brilho aparente do cometa (quanto mais alto o ponto no gráfico, maior o brilho). A curva laranja é uma projeção da evolução do brilho do cometa a partir das observações já realizadas.
QUANDO OBSERVAR?
Com magnitude abaixo de 10, Leonard já é um alvo ao alcance de telescópios amadores de médio porte desde o início de novembro, mas o grande espetáculo, caso as previsões se confirmem, fica para a última quinzena de dezembro, pouco antes do cometa atingir o periélio em 3 de janeiro.
O diagrama abaixo mostra a trajetória hiberbólica do cometa Leonard conforme computada pelo NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), no qual podemos ver a grande inclinação de sua órbita (mais de 132º em relação à eclíptica – o plano da órbita terrestre). O cometa se aproxima do plano orbital da Terra pelo norte, mas atinge o periélio ao sul da eclíptica, favorecendo a observação a partir do Hemisfério Sul!
Vários fatores se combinam para determinar quando teremos a melhor visão do Leonard: a quantidade de poeira e gás liberados pela sublimação do núcleo que formarão a cabeleira e a cauda quando ele se aproximar do Sol, a distância do cometa à Terra e ao Sol, e a elevação do cometa acima do horizonte após o pôr do Sol. Mais poeira significa que mais luz do Sol pode ser refletida e espalhada. Mais gás também significa que teremos cabelera e cauda iônica mais exuberantes. E tudo isso precisa ficar acima do horizonte após o anoitecer. Somando tudo isso, a segunda quinzena de dezembro é o período de ouro para buscarmos o Leonard em nossos céus.
E COMO ENCONTRAR?
Para os mais familiarizados com as cartas celestes, o diagrama abaixo, disponibilizado pelo site in-the-sky.org, é o guia perfeito para localizar e observar o grande (assim esperamos) cometa de 2021. Visite o site e baixe outras opções de visualização da carta de localização.
Mas você não precisa ser versado na leitura do céu para encontrar o astro mais esperado do ano. Na segunda quizena de dezembro, durante seu período de maior brilho, o cometa Leonard estará posicionado nas mesma região do céu em que encontraremos os planetas mais brilhantes que podemservir de referência para os observadores menos experientes. Confira nas imagens abaixo o diagrama que corresponda à cidade mais próxima de sua latitude. Os diagramas mostram a conjunção entre o cometa Leonard e o planeta Vênus, no entardecer do dia 18/12 quando já se espera que o objeto seja visível a olho nu. Mas lembre-se: o cometa seguirá brilhante até o fim de dezembro e publicaremos novos mapas com mais datas e localidades, por isso não deixe de conferir o site nem de nos seguir nas redes sociais: www.twitter.com/ceuprofundo e www.instagram.com/ceuprofundo para dicas de última hora. Nos acompanhe também no www.youtube.com/ceuprofundo onde damos dicas de observação e de utilização de softwares como o Stellarium, que utilizamos aqui para gerar os mapas de visualização.
Uma falha numa atualização de software, implementada para compensar flutuações no desempenho dos giroscópios e garantir maior estabilidade ao telescópio espacial, colocou o Hubble em modo de segurança no domingo (07/03). As operações foram retomadas na quinta (11/03), mas um de seus principais instrumentos, a WFC3 (Wide Field Camera 3), segue fora de serviço devido a um nível de tensão abaixo do nominal em seus circuitos.
Telescópio espacial Hubble e seus componentes [NASA/STScI]
Outra falha oportunamente descoberta foi um travamento do motor de acionamento da tampa de proteção frontal do telescópio, que deve se fechar caso o telescópio seja apontado na direção do Sol, evitando danos aos componentes ópticos e circuitos eletrônicos. Testes conduzidos pela equipe de solo mostraram que o motor reserva funciona normalmente e este assume agora a função de atuador primário da tampa.
Aguardamos ansiosos pela solução da pane na WFC3. E enquanto isso seguimos utilizando imagens de arquivo do Hubble em nossas oficinas de imagens astronômicas todas as quintas feiras na www.twitch.tv/ceuprofundo sempre a partir das 20h.
Nebulosa M57 – A Nebulosa do Anel. Imagem composta com dados do telescópio espacial Hubble [NASA/STScI – Wandeclayt Melo/Ceu Profundo]
Os pilares da Criação. Uma região de formação estelar a cerca de 7000 anos luz, na Nebulosa da Águia (M16) em imagem composta a partir de dados de observações do telescópio Hubble.
Uma das imagens mais marcantes produzidas pelo telescópio espacial Hubble é o registro dos Pilares da Criação, uma vasta região de formação estelar na Nebulosa da Águia (M16). Sua imagem mais famosa é composta por dados de observações realizadas pelo Hubble através de filtros que deixam passar apenas a luz nas frequências das emissões dos gases enxofre, hidrogênio e oxigênio ionizado.
Os detalhes visíveis nas colunas de hidrogênio molecular e o esplendor das cores na imagem processada são impressionantes e cativam a atenção de qualquer observador. Mas hoje queremos mergulhar no interior dos Pilares e enxergar através do gás frio. Para isso, a solução é observar através de filtros que deixam passar apenas os comprimentos de onda mais longos da luz, na faixa dos raios infravermelhos, para os quais o telescópio Hubble também é sensível. O resultado é um belo complemento ao que temos na luz visível e revela o que se esconde sob o gás!
Mosaico dos Pilares da Criação, região de formação estelar na Nebulosa da Águia (M16) composto com dados de observações do telescópio Hubble na faixa infravermelha do espectro eletromagnético. [Dados: NASA/ESA/Hubble/STScI. Processamento: Wandeclayt M./Céu Profundo]Gráficos de desempenho dos filtros opticos do telescópio Hubble no infravermelho. A observação da imagem anterior foi realizada pelo canal IR da câmera WFC3 (Wide Field Camera 3) do telescópio Hubble, utilizando o filtro F110W, um filtro optico que deixa passar apenas a radiação infravermelha na faixa entre 0.9 e 1.4 µm. [crédito: Space Telescope Science Institute (STScI)]
Para compor a imagem usamos o software gratuito SAO Image DS9. Disponível para os sistemas operacionais Linux, Mac OS X e Windows (download aqui).
Vamos agora ver como chegamos no resultado acima a partir das observações individuais. O campo do sensor infravermelho na câmera WFC3 do Hubble registra uma área do céu de menos de 3 minutos de arco (isso é 10 vezes menor que o diâmetro aparente da Lua vista da Terra). Por isso, para enxergarmos toda a área dos pilares (que na verdade medem aproximadamente 5 anos-luz) precisamos reunir várias peças em um quebra cabeças. A tarefa é razoavelmente simples, porque as imagens registram também as informações das coordenadas celestes da região observada e essa informação pode ser utilizada pelo DS9 para alinhar e unir corretamente as imagens em um mosaico.
Interface de busca da base de dados do Telescópio Hubble. Parâmetros: Target Name = M16, Radius (arcmin) = 10, Imagers = WFC3, Proposal ID = 13926, Filter/Gratings = F110W.
Buscaremos na interface de pesquisa (https://archive.stsci.edu/hst/search.php) arquivos de dados de imagem da nebulosa M16 (Target Name) num raio de 10 minutos de arco (Radius (arcmin)) , capturados com a câmera WFC3, através do filtro infravermelho de banda larga F110W (Filter/Gratings), dentro da proposta de observação 13926 (Proposal ID). Sugerimos a seleção, na janela seguinte, da extensão ‘drz‘, requisitando assim apenas arquivos calibrados e com geometria corrigida. Os arquivos serão disponibilizados em uma pasta num servidor ftp no link enviado para o email fornecido. O conjunto de imagens que requisitamos é composto pelas quatro imagens abaixo.
Observações da nebulosa M16 em infravermelho próximo, na faixa entre 0.9 e 1.4 µm [créditos: NASA/ESA/Hubble STScI]
O sistema de coordenadas embutido nos dados é o que chamamos de WCS (World Coordinate System). É graças a ele que é possível identificar a posição de estrelas e outros objetos apenas movendo o cursor sobre a imagem no DS9.
Iniciaremos criando um frame em branco no DS9 (clique nos botões [frame] e [new] na barra de botões) e adicionaremos os arquivos FITS que formarão as peças de nosso quebra cabeças através do menu “File > Open as > WCS Mosaic Segment“.
Após selecionar cada arquivo a ser adicionado ao mosaico, selecione a opção WCS na nova janela de diálogo (figura abaixo) e clique em ok. Repita a operação para todas as imagens individuais.
Após carregar todas as imagens, clique no botão [scale] e na opção [log]. Em seguida, usando o menu superior, acesse “Scale > Scale Parameters…” e ajuste os parâmetros Low e High para os valores 10 e 3000, respectivamente. Você deverá chegar no resultado abaixo. É uma bela imagem, mas podemos melhorar a visualização mudando a escala de cores de ‘grey’ para ‘bb’, utilizando a barra de botões: [color] e [bb].
Por fim, chegamos em nossa versão da mais famosa nuvem molecular do universo! Os Pilares da Criação, agora em infravermelho! Você pode experimentar outras escalas e outros valores de parâmetros, comparando os resultados. Aqui não existem escolhas certas ou erradas, é apenas uma questão de evidenciar os aspectos que mais interessem na imagem. E por vezes o aspecto mais importante é a beleza do imagem final!
Visualização final no DS9, com opção de cor “bb”. A escala selecionada é “log”, com parâmetros Low = 10 e High = 3000. [Dados: Nasa/ESA/Hubble/STScI. Processamento: Wandeclayt M.]
Além de seu avançado arsenal científico e das mais poderosas câmeras já embarcadas numa missão espacial, o jipe robô Perseverance chegou no dia 18/02 à superfície marciana levando também uma série de detalhes curiosos e bem humorados incorporados à nave pelos projetistas da missão. Acompanhe conosco alguns desses intrigantes detalhes!
1. Ousadia e alegria!
Ousadia e alegria não é exatamente a mensagem cifrada em código binário no paraquedas usado na entrada da Perseverance na atmosfera marciana, mas a ideia é a mais ou menos a mesma. Na verdade aos gomos claros e escuros no paraquedas podem ser interpretados como zeros e uns, formando um código binário que pode ser transcrito (convertendo números em posições do alfabeto) como “DARE MIGHTY THINGS” (Ouse coisas grandiosas). Esse é o lema do Jet Propulsion Laboratory (JPL) que fabricou e o opera a sonda robô. A expressão é trecho de um discurso de Theodore Roosevelt:
“Far better is it to dare mighty things, to win glorious triumphs, even though checkered by failure … than to rank with those poor spirits who neither enjoy nor suffer much, because they live in a gray twilight that knows not victory nor defeat.”
(É muito melhor ousar coisas grandiosas, para atingir gloriosos triunfos, mesmo que ameaçados pelo fracasso… que se unir às pobres almas que nem se alegram nem sofrem demais, porque vivem num crepúsculo cinzento que não conhece nem a vitória nem a derrota.)
Além do slogan, o anel externo traz as coordenadas do próprio JPL, em Pasadena, na California (EUA): N 24 11 58, W 118 10 31.
2. Retrato de família
[NASA/JPL-Caltech]Placa estampada com toda a família de jipes robôs na superfície de Marte [NASA/JPL-Caltech]
No deck superior da Perseverance, uma placa metálica traz estampada toda a família de jipes robôs enviada a Marte desde a pequena pioneira Sojourner, que iniciou a era da exploração sobre rodas em Marte em 1997, passando pelas gêmeas Spirit e Opportunity (2004), pela Curiosity (2012) e chegando à Perseverance e ao drone Ingenuity que acabam de desembarcar em Marte.
3. Onze milhões de nomes, “explorando como um”.
Chips com a gravação de 10 932 295 nomes estão incluídos nesta placa, fixada na parte traseira da Perseverance. Além disso, uma ilustração mostra uma comparação entre os diâmetros daa Terra e de Marte, enquanto no centro o Sol exibe raios que formam uma mensagem em código morse”. _.._ .__. ._.. ___ ._. . ._ … ___ _. .” (“Explore as One). [Nasa/JPL-Caltech]Imagem da NAVCAM mostrando a placa instalada na barra traseira da Perseverance. [NAVCAM – NASA/JPL-Caltech]
Numa barra instalada na estrutura traseira do robô, uma placa carrega três chips com os quase 11 milhões de nomes enviados por internautas através do site da missão Mars 2020. Cada inscrito recebe um “Cartão de Embarque” e tem seu nome eternizado na estrutura do quinto e mais avançado veículo de exploração superficial já enviado à Marte.
A placa traz ainda a uma mensagem em código morse, formada pelos raios do Sol que ilustra a figura central da placa: “. _.._ .__. ._.. ___ ._. . ._ .. ___ _. . ” (“Explore as One”).
“Cartão de Embarque” para a missão Mars 2020 [Nasa/JPL-Caltech]
4. Dois mundos, um começo.
Alvo de calibração da MASTCAM-Z, uma poderosa câmera com zoom e alta resolução instalada no mastro da Perseverance junto com as câmeras de navegação NAVCAM e a SUPERCAM. [NASA/JPL-Caltech]
O alvo de calibração da das câmeras MASTCAM-Z traz pictogramas que ilustram a trajetória evolutiva da vida no planeta Terra e junto com eles a mensagem “TWO WORLDS, ONE BEGINNING” (Dois mundos, um começo). Este alvo é uma evolução do instalado no robô Curiosity que chegou em Marte em 2012.
Alvo de calibração instalado no jipe robô Curiosity. Ao longo dos anos de operação a poeira vem se depositando sobre sua superfície, mas é possível ler a mensagem “TO MARS TO EXPLORE”.
5. Elementar, meu caro Watson…
E para encerrar, um mistério digno de Sherlock Holmes…
O braço robótico da Perseverance carrega o espectrômetro SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals), que ajudará na busca por vida microbial primitiva em material coletado da superfície. Amostras da superfície também serão coletadas e armazenadas para posterior envio à Terra por uma futura missão também robótica. Para calibrar o espectrômetro e a câmera instalados no braço da Perseverance, alvos de referência estão instalados em uma placa. E num desses alvos as referências ao famoso detetive criado por Sir Arthur Conan Doyle continuam!
Os alvos incluem amostras de materiais utilizados em trajes espaciais, como teflon, vectran e policarbonato e o efeito da exposição destes materiais ao ambiente marciano também será estudado.
Mas talvez o mais curioso dos alvos seja esta moeda que traz não apenas a figura de Sherlock Holmes e de seu famoso endereço (221B, Baker Street) mas também uma mensagem escrita no código encontrado no conto “A aventura dos homenzinhos dançantes”. Você pode tentar decifrá-lo, ou ler nossa transcrição ao final do texto.
Esperamos que tenham se divertido com estes mistérios marcianos tanto quanto nós! E aqui seguiremos acompanhando as aventuras do robô Perseverance no solo de Marte, prontos pra trazer até vocês a solução para mistérios científicos que ela busca desvendar! Quem sabe logo não teremos que escrever um post sobre a descoberta de vestígios de vida primitiva na cratera Jezero? Isso certamente não seria elementar, meu caro Watson.
<INÍCIO DE SPOILER> a mensagem cifrada é “CACHE ME IF YOU CAN” (ARMAZENE-ME SE FOR CAPAZ) num trocadilho com “Catch me if you can” (Pegue-me se for capaz). <FIM DE SPOILER>
Composição artística do satélite Gaia com a Via Láctea ao fundo. [créditos: ESA/ATG Medialab e ESO/S. Brunier]
O satélite Gaia não nos envia imagens exuberantes como o Telescópio Espacial Hubble, mas também se consagrou como um marco na história da astronomia, medindo com precisão sem precedentes o brilho, a posição, a distância e a velocidade de quase dois bilhões de estrelas.
Determinar a distância de objetos astronômicos é essencial para compreender as propriedades físicas desses objetos. Uma estrela que nos parece muito brilhante, pode na verdade ser um objeto modesto mas muito próximo de nós. Por outro lado, fontes que parecem apenas uma pequena estrela podem na verdade corresponder a uma galáxia inteira nos confins do universo observável. E o Gaia é o campeão na determinação destes dados que nos permitem calibrar nossas escalas astronômicas de distância, entender melhor a evolução estelar e estimar com mais precisão a própria idade do universo superando inclusive o já impressionante desempenho de seu antecessor, o satélite Hipparcos (1989-1993).
O catálogo final do Gaia estará disponível em 2022, mas três liberações públicas de dados parciais já foram realizadas – a última delas (Early Data Release 3 – EDR3) em dezembro de 2020. Os dados são públicos e os acessamos para criar o gráfico abaixo, conhecido como diagrama HR e fundamental para o entendimento da evolução das estrelas, utilizando dados de 1 milhão de estrelas do catálogo do Gaia, localizadas a menos de 200 parsecs.
O astrofísico Alexandre Oliveira, professor e pesquisador da Universidade do Vale do Paraíba, em São José dos Campos (SP), nos conta que “A excelente qualidade destes dados permite enxergar detalhes nunca antes percebidos, como a assinatura de tipos diferentes de Anãs Brancas, com núcleos ricos em Hidrogênio, Hélio ou Carbono, representados pelas três faixas estreitas no canto inferior esquerdo. Também é visível, na região das Gigantes Vermelhas, um adensamento de forma longa e diagonal conhecido como Red Clump, associado a estrelas de baixa massa que queimam Hélio em seus núcleos.“
Diagrama HR de uma amostra de 1 milhão de estrelas localizadas a menos de 200 parsecs (652 anos luz) [créditos: Gaia/ESA/DPAC, Wandeclayt M./Céu Profundo]
NGC 6302 – A Nebulosa da Borboleta a partir de dados do Telescópio Espacial Hubble. [Dados de imagem: NASA/ESA/STScI, Processamento: Wandeclayt M./Ceu Profundo]
As imagens de objetos de céu profundo – galáxias, nebulosas e aglomerados estelares – produzidas com dados do telescópio espacial Hubble (HST) são tão fabulosas que acabam inspirando a pergunta: “Nossa, mas é uma foto mesmo? Dá pra observar ela assim?”
A dúvida é legítima e para ajudar a entender como nascem estas impressionantes visões astronômicas vamos compor juntos uma imagem da nebulosa planetária bipolar NGC 6302 – A Nebulosa da Borboleta – utilizando dados de arquivo do Hubble.
Primeiro ponto importante: as câmeras do Hubble não são coloridas. São sensores monocromáticos de alto desempenho, sensíveis a toda a faixa visível do espectro eletromagnético e a porções do infravermelho e do ultravioleta próximos.
Para compor imagens coloridas com os imageadores atualmente em operação no telescópio espacial – a WFC3 (Wide Field Camera 3) e a ACS (Advanced Camera for Surveys) – precisaremos combinar dados obtidos em observações separadas, cada uma delas utilizando um filtro diferente, que deixa passar apenas uma faixa (cor) da luz incidente.
Como o objeto a ser imageado é uma nebulosa, uma escolha comum de filtros é a que seleciona a luz emitida por alguns elementos abundantes em sua composição. Escolheremos filtros que deixam passar certos comprimentos de onda associados a átomos de hidrogênio, oxigênio e enxofre.
Filtro
Elemento
F502N
O III (Oxigênio duplamente ionizado)
F658N
H alfa
F673N
S II (Enxofre ionizado)
Garimpando os dados
Temos então todas as informações que precisamos para fazer nossa busca por dados no arquivo do Hubble:
Alvo
NGC 6302
Câmera
WFC3, ACS
Filtros
F502N, F658N, F673N
Dados para busca dos dados para composição da imagem da nebulosa NGC 6302.
Interface de busca do arquivo do Telescópio Espacial Hubble.
O resultado dessa busca nos mostrará os dados arquivados de observações da NGC 6302 realizadas com as câmeras e filtros selecionados. Entre os resultados, encontramos um conjunto de exposições realizadas com a WFC3 em 13/03/2020, nos três filtros de interesse e com tempos longos de exposição (todos acima de 1000s). BINGO! São esses que vamos usar!
Resultados da busca. Os três arquivos selecionados são de uma mesma sequência de observação e utilizam os três filtros que nos interessam.
Requisitando os arquivos.
Antes de requisitar os dados, podemos visualizar uma prévia das imagens clicando sobre o nome dos arquivos. Este é um passo importante porque podem ocorrer falhas durante a observação, como problemas de guiagem do telescópio e estabilização da imagem, que resultem em dados inutilizáveis. Como cada arquivo individual pode ultrapassar os 200 MB, convém checar sua integridade antes do download.
Visualização prévia dos dados de imagem.
Após inspecionar cada um dos arquivos de interesse e de nos certificarmos que todos são aceitáveis, podemos requisitar os dados. Selecionamos os três arquivos e clicamos no botão [Submit marked data for retrieval from STDADS].
Requisição dos dados selecionados.
Na janela seguinte, configure o formato dos dados requisitados. Queremos apenas os dados já calibrados e com a extensão drc.
Você receberá uma confirmação de sucesso da requisição e um link de ftp para o download dos arquivos será enviado para o email indicado. Você pode acessar o servidor pelo navegador também, se não tiver um cliente de ftp em sua máquina. Salve os arquivos disponibilzados na pasta. Além dos arquivos de dados FITS, uma prévia em formato jpeg também estará disponível como referência.
E agora? O que faço com os arquivos?
Agora vamos criar a nossa composição RGB combinando os arquivos FITS que acabamos de baixar utilizando o software SAO Image DS9 (Disponível gratuitamente para Linux, Mac OS e Windows em https://sites.google.com/cfa.harvard.edu/saoimageds9/download).
No DS9 crie um novo frame RGB ( utilize o menu Frame > New Frame RGB ou os botões [frame] e [rgb])
Associaremos cada imagem a um dos canais RGB de acordo com o comprimento de onda do filtro utilizado, atribuindo ao canal vermelho (R) o filtro de maior comprimento de onda (F673N, SII), ao canal verde (G) o comprimento de onda intermediário (F658N, H alfa) e ao canal azul (B) o comprimento de onda mais curto (F502N, OIII).
Selecione o canal ativo clicando na coluna Current na janela RGB. Em seguida abra o arquivo correspondente ao canal ativo utilizando o menu File > Open ou os botões [file] e [open] e repita a operação para os três canais.
Ok, mas como saber que arquivo corresponde a cada canal? Você pode conferir na página com o resultado da busca, se ela ainda estiver aberta em seu navegador ou se quiser repetir a pesquisa, mas cada arquivo FITS carrega também um cabeçalho de metadados chamado Header que pode ser inspecionado dentro do DS9. Para inspecionar o header de um arquivo aberto clique nos botões [file] e [header] . Você verá um arquivo de texto como o da figura abaixo. Procure a informação “FILTER = “.
Agora é só lembrar que R = F673N, G = F658N e B = F502N. Mas tem um detalhe aí… Estamos colocando o filtro F658N no canal G, mas na verdade a linha de emissão do hidrogênio alfa é também vermelha! Então é bom lembrar que o que aparece em verde na imagem é na realidade um outro tom de vermelho, mas com a nossa escolha de cores vai ficar bem mais fácil distinguir o que corresponde a cada filtro. Essa configuração é conhecida como “Hubble pallete” e se popularizou com a célebre imagem do Hubble: “Os Pilares da Criação”, que mostra detalhes da Nebulosa da Águia (M 16) com esse padrão de cores.
Pronto! Agora que carregamos os três arquivos precisamos ajustar os histogramas. Comece com a imagem no canal R. Clique nos botões [scale] e [log] e em seguida acesse o menu Scale > Scale parameters…
Você verá um histograma como o da imagem abaixo. Perceba que no gráfico, toda a informação está amontoada perto do zero, ou seja: está tudo muito escuro e vamos precisar “esticar” esse histograma. Introduza esses valores na janela: Low = 0.01 e High = 6.
Repita esse procedimento com os canais G e B usando Low = 0.01 e High = 19. Você também pode experimentar outros valores e pode também tentar outras escalas além da [log]. É aqui que você pode dar seu toque pessoal na imagem. Como diz Rick Sanchez: “Às vezes a ciência é mais arte que ciência!“.
O resultado pode ser algo como a imagem abaixo, mas não perca a chance de libertar o artista que existe em você! Brinque com parâmetros e escalas até encontrar uma combinação satisfatória.
E o nosso resultado final!
Depois de muitas experiências, ficamos felizes com o resultado da imagem abaixo. Mas para chegar nesse resultado a imagem passou por alguns passos adicionais em programas de edição de imagens. Você pode usar programas como o Photoshop ou o GIMP para fazer ajustes cosméticos na sua imagem, reduzindo ruídos, evidenciando detalhes, aplicando ajustes não lineares… E a verdade é que a gente nunca conclui a edição de uma imagem dessas. Sempre dá vontade de mexer um pouco mais, mas a gente acaba parando em algum ponto porque o arquivo do Hubble é enorme e o universo é ainda mais! E a gente já quer passar pro próximo objeto! Que tal uma galáxia na próxima tarefa?
NGC 6302 – A Nebulosa da Borboleta. Imagem RGB composta com dados do Telescópio Espacial Hubble (HST). [dados: NASA/ESA/STScI. processamento Wandeclayt M./Céu Profundo]
O cometa C/2021 A1 Leonard, ao lados planetas Vênus, Júpiter e Saturno na última quinzena de dezembro de 2021, após o pôr do Sol. [Simulação: Stellarium]
O ano de 2021 promete terminar bem melhor do que começou! Além da esperança trazida pela aprovação das vacinas contra o nefasto coronavírus, o céu também nos dá a esperança de terminarmos 2021 contemplando uma luz no horizonte: o brilho do recém descoberto cometa C/2021 A1 Leonard deve atingir magnitude 0 na última quinzena de dezembro.
Projeção da evolução do brilho do cometa C/2021 A1 Leonard [Crédito: TheSkyLive ]
A escala de magnitudes é invertida e números menores significam brilhos maiores. Conseguimos ver a olho nu objetos com magnitude abaixo de 6, desde que estejamos em locais escuros, longe da poluição luminosa das áreas urbanas. Magnitude 0 é equivalente ao brilho da estrela Vega, a mais brilhante da constelação de Lira – e isso significa que, caso a previsão se confirme, o cometa será 250 vezes mais brilhante que o limite de visibilidade a olho nu, ou seja, vamos conseguir vê-lo até dentro das cidades!
No segundo semestre de 2020, o cometa C/2020 F3 Neowise ganhou grande atenção do público e da mídia, mas sua visualização não era favorecida no hemisfério sul.
Mas cometas em geral são corpos bem imprevisíveis e podemos ter essas projeções frustradas ao longo do ano. O bom é continuar acompanhando a evolução do Leonard pelos próximos meses, enquanto ele se aproxima do Sol, para ter uma ideia de como sua curva de brilho se comportará realmente.
Enquanto isso, adicione-o ao banco de objetos do Stellarium [disponível gratuitamente em www.stellarium.org] para seguir sua trajetória ao longo do ano. O procedimento é simples. Basta seguir estes passos:
Janela principal do Stellarium.
Utilizando o menu lateral ou a tecla de função F2, acesse o menu de configurações do Stellarium.
Janela de Plugins
Na tela de configurações, acesse o plugin Solar System Editor e clique em configurar.
Na aba Sistema Solar, clique em importar elementos orbitais no formato MPC.
Na aba de busca online, digite a designação do cometa: C/2021 A1
Você verá o resultado C/2021 A1 (Leonard) na tela seguinte. Selecione a caixa ao lado do nome do cometa e a opçnao atualizar apenas os elementos orbitais e clique em <Adicionar objetos>.
Pronto! O promissor cometa Leonard estará disponível no catálogo de objetos do Stellarium e pode ser procurado utilizando a janela de busca (tecla de função F3).
Urano pelo telescópio espacial Hubble [crédito: NASA, ESA, e A. Simon (NASA Goddard Space Flight Center), e M. Wong and A. Hsu (University of California, Berkeley)]
Quando William Herschel descobriu Urano com seu telescópio refletor de 6 polegadas em 1781 não estava apenas fazendo a primeira descoberta de um planeta na era dos telescópios, estava revelando uma nova família de objetos em nosso sistema solar. Urano e seu vizinho Netuno (descoberto em 1646 a partir do estudo de anomalias na trajetória orbital de Urano) possuem diâmetro aproximadamente 4 vezes maior que o da Terra e não se aproximam do gigantismo de seus primos Júpiter (11,2 diâmetros terrestres) e Saturno (9,45 diâmetros terrestres). Compostos por núcleos rochosos muito densos e com aproximadamente o tamanho da Terra, girando com período de aproximadamente 17h (Urano) e 16h (Netuno), ambos os planetas possuem atmosferas ricas em hidrogênio molecular e campos magnéticos com polos muito desalinhados com relação ao eixo de rotação.
Mas Urano continuou se revelando surpreendente ainda no século XX. Em 1977, durante as observações da ocultação de uma estrela pelo planeta, percebeu-se que 40 minutos antes e 40 minutos após a ocultação, o brilho da estrela sofreu uma série de variações consistentes com a presença de um sistema de anéis em volta do planeta. Até então, apenas os anéis de Saturno eram conhecidos. Em 1979, anéis também seriam observados em Júpiter pela sonda Voyager 1 e em 1989 a Voyager 2 confirmaria a existência de anéis também em Netuno.
Imagem a partir de dados obtidos no infravermelho no comprimento de 1.6 µm pelo telescópio espacial Hubble. Os anéis aparecem evidenciados. [Créditos: NASA/ESA/Hubble. Processamento: Wandeclayt M./Céu Profundo ]
Apesar de seu tênue sistema de anéis não ser detectável diretamente em observações em luz visível por telescópios terrestres, é possível visualizá-los quando observamos no infravermelho.
Outra peculiaridade Uraniana é a inclinação de seu eixo de rotação! O planeta está “deitado” em seu plano orbital. A inclinação de seu eixo é de 98º em relação ao plano da órbita. Esta inclinação causa em Urano as mais extremas estações do Sistema Solar. Durante seu período de translação de aproximadamente 84 anos terrestres, cada estação dura 21 anos. Nos solstícios, o eixo de Urano aponta diretamente para o Sol e um observador situado no polo do hemisfério onde é verão veria o Sol sobre sua cabeça durante todo o dia!
Antes de pensar em comprar o seu primeiro telescópio – ou mesmo se você já deu esse primeiro passo – é importante conhecer os principais tipos de telescópio, suas características, vantagens e desvantagens. Veremos que há várias configurações ópticas distintas, cada uma delas se encaixando numa faixa de preços e oferecendo melhor desempenho na observação de algumas classes de objetos.
Veremos também que a abertura é o principal parâmetro óptico de um telescópio, mas que nem sempre é recomendável investir no maior telescópio que você possa comprar. Um grande telescópio refletor de 40cm de diâmetro pode produzir imagens espetaculares, mas é um instrumento grande (pode chegar a 2 metros de altura), pesado, virtualmente impossível de se transportar. É o tipo de instrumento que vai requerer um abrigo permanente. De preferência, em um observatório fixo em algum lugar afastado da poluição luminosa das áreas urbanas. Se você não dispõe dessa estrutura, dificilmente vai poder desfrutar satisfatoriamente de um instrumento dessas dimensões.
É bom ter em mente que qualidade tem seu preço mas que nem sempre o telescópio mais caro lhe proporcionará a melhor experiência.
Tipos de configuração óptica.
Telescópios são coletores de luz. Recebem a luz incidente em suas objetivas e a exibem em suas oculares. A primeira classificação importante diz respeito ao tipo de objetiva empregada. Há telescópios que utilizam espelhos para capturar a luz dos objetos celestes. Há telescópios que utilizam lentes para isso. E há telescópios que combinam lentes e espelhos. Cada uma destas construções possui suas vantagens e desvantagens e há astrônomos amadores que chegam a investir em todos eles, para ter um instrumento otimizado para cada tipo de observação.
Telescópio
Objetiva
Refrator (Luneta)
Lentes
Refletor
Espelhos
Catadióptrico
Lentes e Espelhos
Diâmetro e distância focal.
Diâmetro e distância focal são o sobrenome do seu telescópio. Após informar o tipo de óptica (Refrator/Refletor/Catadióptrico) você vai dizer o seu diâmetro e sua distância focal. Assim saberemos sua capacidade de captação de luz (proporcional à área da objetiva), sua resolução (proporcional ao diâmetro da objetiva) e poderemos estimar o tamanho do campo de visão do telescópio (inversamente proporcional à distância focal). Podemos falar por exemplo em um telescópio refletor newtoniano com diâmetro D = 200 mm e distância focal F = 1200mm. Uma maneira mais comum de informar a distância focal é através da razão entre D e F. Este mesmo telescópio pode ser identificado como tendo D=200mm com f/6. Ou, seja: A distância focal é igual a 6 vezes a abertura.
É importante saber o diâmetro do seu instrumento porque ele nos diz o quanto ele é capaz de coletar a luz de objetos distantes e difusos e o quanto ele é capaz de revelar detalhes e estruturas dos objetos observados ou de, por exemplo, ser capaz de ‘separar’ onjetos que parecem muito próximos, como estrelas duplas.
E é importante saber a distância focal porque precisamos dela para calcular o aumento do instrumento. Para encontrar o aumento utilizado, divida a distância focal da objetiva pela distância focal da ocular. Por exemplo: um telescópio com 1200mm de distância focal, com uma ocular de 12mm proporcionará um aumento de A = 1200mm/12mm = 100 vezes.
Refratores
Telescópio Refrator de 120mm f/7.5 [imagem: Sky-Watcher]
Telescópios refratores utilizam apenas lentes em sua construção e são descendentes diretos do primeiro telescópio astronômico utilizado por Galileu Galilei em no século 17. Um bom telescópio refrator produz imagens brilhantes, com excelente contraste e nitidez. Mas os refratores de baixa qualidade, como as pequenas lunetas (até 60mm de diâmetro) normalmente vendidas em lojas de departamento formam imagens que sofrem de sérias aberrações. Como cada cor sofre desvios diferentes ao atravessar uma lente, a imagem formada possui focos diferentes para cada cor produzindo a aberração cromática, percebida na forma de franjas coloridas ao redor dos objetos observados. Para corrigir a aberração cromática, os instrumentos mais caros e de melhor qualidade (acromáticos e apocromáticos) utilizam conjuntos de lentes combinadas em elementos duplos (dubletos) ou triplos (tripletos), feitos com vidros de densidades diferentes e com diferentes geometrias. Obviamente, a construção mais complexa e o desempenho superior, especialmente para astrofotografia, são refletidos nos preços dos bons telescópios refratores, tornando proibitivo o custo de instrumentos com mais de 120mm de abertura. Na comparação com outros instrumentos de mesma abertura, a imagem produzida pelos refratores apocromáticos é supera não apenas o desempenho dos refratores acromáticos, mas também dos refletores e catadióptricos.
Telescópios refratores normalmente são apresentados com distâncias focais longas, como f/10 ou f/11. Isso os torna excelentes para a observação da Lua e de planetas, proporcionando grandes aumentos com imagens brilhantes e ricas em contraste.
São também instrumentos que exigem pouca manutenção, sem necessidade de alinhamento periódico ou realuminização de suas superfícies ópticas. Se conservados em ambiente seco e protegidos de fungos, são instrumentos que sobrevivem por gerações.
Refletores
Refletor Newtoniano de 2000mm f/5 [imagem: Sky-Watcher]
Na relação custo benefício, os telescópios que utilizam espelhos para coletar a luz incidente dos objetos astronômicos são os campeões absolutos. A configuração desenvolvida por Isaac Newton em 1668 é simples, robusta e eficiente: um espelho côncavo, com superfície esférica ou parabólica, reflete os raios incidentes em direção a um ponto focal. Um espelho plano, posicionado sobre o eixo óptico e inclinado 45° desvia a luz perpendicularmente para ser observada na lateral do tubo óptico.
Por utilizar espelhos como objetiva, os telescópios refletores eliminam o problema da aberração cromática, já que todos os raios sofrem a mesma reflexão independente da cor. Apesar disso, outras aberrações decorrentes da geometria do espelho podem estar presentes, com a aberração esférica.
Cada lente empregada num telescópio refrator precisa ter duas superfícies polidas com grande precisão. No caso de um refrator apocromático que utiliza um conjunto de três lentes (tripleto) é necessário polir seis superfícies ópticas. Enquanto isso, o espelho primário de um telescópio refletor precisa de apenas uma superfície polida e aluminizada. Com isto temos uma construção mais simples e barata, que permite obter instrumentos de grandes diâmetros por preços acessíveis. Espelhos podem ser construídos com vidros mais baratos que lentes, já que a luz não precisará atravessá-los. No entanto é importante que os vidros utilizadas sejam de baixa expansão térmica, prevenindo deformações sob variação de temperatura.
Telescópio refletor newtoniano de 200mm em montagem dobsoniana. [imagem: Sky-Watcher]
A construção do tubo óptico de um telescópio newtoniano é simples e pode ser feita de forma artesanal, utilizando tubos de PVC, papelão ou apenas um esqueleto montado com hastes ou pequenos tubos e pode ser montado em bases de madeira sem necessidade de tripés caros e complexos. Esta configuração caseira foi desenvolvida e popularizada por John Dobson a partir dos anos 1970 e se mantém popular entre os astrônomos amadores de hoje. Comparando preços de instrumentos industrializados de marcas internacionais como Sky-Watcher, GSO, Orion, Meade e Celestron, é possível encontrar telescópios dobsonianos com diâmetros de 20 a 25cm mais baratos que apocromáticos de 12cm.
Mas não existe almoço grátis. Ao contrário dos refratores (e dos catadióptricos) os telescópios refletores precisam de cuidados e manutenção constantes. Quando transportados é comum que ocorra algum desalinhamento entre os espelhos primário e secundário. Este procedimento de alinhamento – que nós chamamos de colimação – precisa ser repetido com frequência e é fundamental para manter a qualidade da imagem formada. A limpeza dos espelhos também não é trivial e deve ser feita com cuidado, evitando danificar a fina camada refletora de alumínio. Eventualmente pode ser necessário refazer a aluminização dos espelhos, para restaurar seu desempenho.
Estas tarefas podem acabar se tornando prazerosas para a maioria dos astrônomos amadores, mas para outros simplesmente é algo a ser evitado.
Note também que nem toda a área do espelho primário é utilizada. O espelho secundário causa a obstrução da região central do primário, reduzindo a quantidade de luz coletada.
Telescópios refletores variam normalmente entre diâmetros de 11 a 40cm, com distâncias focais curtas – entre f/4 e f/7, tipicamente – proporcionando vastos campos, ideais para a observação de objetos de céu profundo, como galáxias, nebulosas e aglomerados estelares.
Catadióptricos
Telescópio Schmidt-Cassegrain de 8″ (200mm) f/10 em montagem equatorial motorizada. [imagem: Celestron]
Telescópios cadadióptricos combinam lentes e espelhos numa construção compacta e robusta com imagens de alto desempenho. Os catadióptricos mais comuns são dos tipos Schmidt-Cassegrainn (SCT) e Maksutov-Cassegrain. São telescópios que utilizam em sua seção refletora uma configuração diferente dos newtonianos. A configuração do tipo Cassegrain, o espelho secundário reflete a luz de volta para o centro do espelho primário, enquanto na configuração newtoniana a luz é refletida perpendicularmente para a ocular na lateral do tubo. A configuração Cassegrain leva a um desenho compacto, com tubos ópticos curtos mesmo para instrumentos com números f longos, tipicamente acima de f/10. Na entrada do tubo, uma lente corretora do tipo Schmidt ou Maksutov complementa o conjunto, resultando em um telescópio que combina as melhores características dos refletores e refratores para reduzir aberrações e produz um tubo fechado, robusto, fácil de transportar e de baixa manutenção.
Os Maksutov-Cassegrain são comuns na faixa de 90mm a 150mm de diâmetro, entre f/12 e f/15, enquanto os SCT aparecem entre 200mm (8″) e 400mm (16″), geralmente com f/10. Note que são instrumentos de grande abertura, o que garante a captação de luz necessária para a observação de objetos de céu profundo, mas com grandes distâncias focais, forçando aumentos maiores e limitando o campo observável. Por outro lado, as distâncias focais mais longas são uma vantagem para a observação da Lua e planetas, mas a obstrução central do espelho – assim como ocorre nos newtonianos – reduz a nitidez e os detalhes na imagem. Resumindo, os SCT e os Maksutov podem ser utilizados para qualquer tipo de observação, mas possuem pontos fracos em todas elas.
Isso não impede o Schmidt-Cassegrain de 8 polegadas (200mm) de ser talvez o instrumento mais vendido do mundo. Você certamente viu muitas imagens impressionantes de planetas ou objetos de céu profundo produzidas pelos célebres Celestron C8. E essa popularidade não é obra do acaso. O SCT de 8 polegadas é o canivete suiço da astronomia amadora. Versátil, portátil, robusto e se não é uma pechincha também não chega a custar uma fortuna em sua faixa de diâmetro.
Dá pra resumir?
Dá sim.
Lunetas entre 80 e 120mm são o melhor instrumento para observar a Lua, planetas e estrelas duplas. São uma boa escolha como instrumento de entrada para o iniciante por serem mais fáceis de manter, transportar e operar. Lunetas maiores são pouco comuns, principalmente porque seriam muito caras.
Refletores com abertura entre 114mm e 150mm são instrumentos acessíveis, com o menor custo por cm de abertura, e também são uma boa opção de entrada. Mas é bom ter em mente que os refletores exigem mais cuidados que uma luneta e o conjunto de espelhos espelhos exige alinhamentos periódicos. Refletores a partir de 200mm são a melhor opção para observar objetos de céu profundo, como galáxias, nebulosas e aglomerados estelares.
Telescópios Schmidt-Cassegrain ou Maksutov-Cassegrain são versáteis, compactos, leves e fáceis de transportar. Não são especialmente indicados para nenhum tipo de observação mas conseguem um bom desempenho tanto na observação planetária e lunar quanto na de céu profundo.
