Por que usar um telescópio?

Quem nunca olhou para o céu e o admirou por um breve instante? Curiosamente, o homem é seduzido pelo Cosmos, independentemente de sua fé, nacionalidade, raça ou sexo, as estrelas sempre aguçam a curiosidade humana há milênios de anos. Talvez pelo fato delas se mostrarem sempre indiferentes às nossas vontades, imunes ao tempo e imutáveis, como pensavam os intelectuais antigos. No entanto, o problema é que a vida humana é curta demais para contemplar as alterações que ocorrem no firmamento, algumas delas ocorrem a cada milênio outras necessitam de muito mais tempo, pois a vida das estrelas é contabilizada em milhões ou até em bilhões de anos, algo muito além da nossa expectativa de vida.

Poucos sabem o quanto estamos conectados às estrelas, mas somos intimamente ligados a elas, pois estes minúsculos pontos luminosos observados aqui da Terra na verdade são imensas fornalhas nucleares onde os átomos pesados, responsáveis por tudo aquilo que entendemos como mundo, são forjados em condições extremas de temperatura e pressão.

A nossa existência, a qual admiramos tanto, só é possível devido à presença de átomos que foram criados no interior das estrelas e que de alguma forma se combinaram através de complexas ligações químicas dando origem a este milagre que chamamos de vida. Possivelmente esta antiga relação entre vida e estrelas nos faz olhar para cima e questionar como tudo funciona. 

A internet está farta de imagens do Universo, são imagens estonteantes, mas que pouco traduzem aquilo que realmente é visto através das lentes de um telescópio. As fotos são produzidas pelos sensores das câmeras cuja sensibilidade e capacidade de formar imagens é bem diferente do olho humano. A observação direta é mais acalorada e recheada de emoção, a percepção é inerente a cada pessoa, isto torna a observação mais íntima, convertendo-se em uma experiência única.

A imagem abaixo nos mostra como vemos a Lua e o planeta Saturno a olho nú:

Note que a aparência de Saturno é muito similar a uma estrela comum, nenhum detalhe pode ser observado.

Somos movidos pelas perguntas, mesmo que não consigamos as devidas respostas, são elas, as dúvidas, que nos fazem ir mais longe, as respostas são apenas complementos daquilo que nos move. Sempre que observamos as estrelas queremos ver mais longe e para isso precisamos de telescópios, pois são capazes de ampliar aquilo que está distante. Durante o primeiro contato com um destes instrumentos criamos expectativas surreais sobre aquilo que iremos observar, algo bem representado na imagem abaixo:

No resultado apresentado acima escolhemos Saturno como referência, para aquele observador mais empolgado, talvez seja algo desanimador, no entanto, a quantidade de informação agregada a esta imagem é incrivelmente grande. Saturno é o sexto planeta a partir do Sol, possui raio nove vezes maior do que o da Terra e está a 1.283.400.000 (um bilhão e duzentos e oitenta e três milhões e quatrocentos mil) de quilômetros de distância da Terra, a luz que chega aos nossos olhos naquele instante através do telescópio precisou de uma hora e dezenove minutos para viajar de Saturno até a Terra. Então, se algo ocorresse em Saturno naquele instante, você ficaria sabendo apenas após uma hora e dezenove minutos.

A imagem superior foi realizada por uma sonda espacial na órbita de Saturno, equipamentos sofisticados foram utilizados; já a imagem subsequente foi obtida com um pequeno instrumento amador com uma simples câmera de baixo custo; além das diferenças instrumentais, há também que se considerar a atmosfera terrestre que limita bastante a resolução dos equipamentos óticos utilizados na Terra para observar o Universo.

Outrossim, as imagens que vemos em uma fotografia ou na tela de um computador estão contidas em um plano bidimensional, com isso perdemos a noção de profundidade inerente ao mundo real, capaz de ser observada apenas através da ocular de um telescópio.

Imune à idade do observador ou à sua escolaridade, bem como a qualquer outro fator pessoal, uma observação telescópica sempre será de tirar o fôlego e nos levará cada vez mais profundo na nossa história!

Abraços a todos!

A primeira luz!

“A primeira luz” é um termo muito comum entre os astrônomos amadores ao citarem a primeira observação astronômica realizada com o telescópio novo, tal termo não se limita aos observadores brasileiros, nas terras de língua inglesa falam The first light. O telescópio, a grosso modo, nada mais é do que um sistema coletor de fótons, que é o quantum da radiação eletromagnética, através destes fótons emitidos pelos objetos celestes formam-se as imagens que chegam aos nossos olhos.

Alguns destes fótons viajaram apenas alguns milésimos de segundos, como no caso das observações terrestres, ou então viajaram minutos-luz, caso dos objetos do Sistema Solar, ou vieram de mais longe ainda, vieram de um passado distante e precisaram transpor anos-luz de distância, ou talvez, dezenas, centenas, milhares, milhões de anos-luz até serem coletados por um telescópio aqui na Terra.

Dizemos que observar o Universo é observar o passado pois a luz não é instantânea, ela necessita de tempo para chegar de sua fonte emissora até o receptor; ela é limitada por sua velocidade, que é até o presente momento, de acordo com a Física, o que há de mais veloz na natureza, que corresponde a 300.000 km/s. A esta velocidade os fótons necessitam de 8 minutos para chegarem do Sol à Terra, por isso dizemos que a Terra está a 8 minutos-luz de distância do Sol. Oito minutos correspondem a 480 segundos, se multiplicarmos este tempo pela velocidade da luz encontraremos a distância da Terra ao Sol, conforme a equação do Movimento Retilíneo Uniforme (MRU), temos que:

S = S° + v*t

Então,

S = 0 + (300.000 km/s) * (480 s) = 144.000.000 ( 144 milhões de quilômetros)

De acordo com os nossos cálculos, a distância entre a Terra e o Sol é de 144 milhões de quilômetros, o que é uma boa aproximação com o valor oficial de 149.600.000 km (149 milhões e 600 mil quilômetros), ou seja, obtivemos uma aproximação de 96% !

As distâncias no Universo são assombrosas e vão além da imaginação humana, o nosso cotidiano é permeado por números que são insignificantes nas escalas cósmicas. Veja como exemplo o tempo necessário para a luz percorrer de Brasília-DF a Pelotas-RS, cujo percurso em linha reta é de 1.835,45 km, seriam necessários apenas 0,006 segundos, ou seja, 6 milésimos de segundos.

Voltando aos telescópios, na noite anterior o meu novo telescópio coletou os seus primeiros fótons, apesar da grande quantidade de nuvens no céu, consegui uma pequena janela entre elas para fazer um registro da Lua:

Esta pequena estrela no canto inferior direito é uma estrela na constelação de Escorpião, seu nome é Acrab ou Graffias. Em grego Graffias significa "a pinça" (uma das garras do animal escorpião). Na Bandeira do Brasil ela representa o estado do Maranhão.

Considerando a distância média da Terra à Lua em 384.400 km, os fótons coletados pelo o meu telescópio precisaram de 1,3 segundos para serem refletidos da Lua para a Terra. Você pode me perguntar: “Por que refletidos e não emitidos?” Lhe respondo porque a Lua não emite Luz, na verdade ela reflete a Luz emitida pelo Sol, mas este é um assunto para outro tópico.

Abraços a todos!

Montagem Equatorial motorizada e computadorizada (novos ajustes)

Após alguns testes com a minha montagem equatorial, percebi que seriam necessários alguns ajustes para que a precisão desejada fosse alcançada. Principalmente no ajuste de latitude pois o sistema anterior não possibilitava a precisão necessária para eliminar qualquer desalinhamento do eixo polar; para resolvê-lo criei um sistema com dois parafusos que empurram um eixo fixado na base da montagem, conforme se ajusta os parafusos, a montagem gira sobre a base produzindo um ajuste fino de latitude. Vejam:

Além da instalação do sistema de ajuste fino na latitude, foi necessário instalar também um cilindro maciço de aço na junção entre a base de madeira e a coluna do pilar, este cilindro é inserido dentro do pilar por 12cm, desta forma, consegui eliminar uma pequena folga que ocorria nesta junção devido ao peso da cabeça equatorial que descolava a base levemente tirando-a do centro do pilar, infelizmente não tenho fotos do cilindro para publicar.

Um sistema de freios no eixo polar também foi instalado para aumentar o atrito neste eixo quando necessário, devido aos rolamentos, o atrito é quase nulo e deixa os movimentos do eixo leves demais em alguns casos, assim, o freio neste eixo possibilita ampliar ou reduzir o atrito quando necessário.

Os motores também foram substituídos devido à folga na conexão entre o motor anteriormente usado e a redução extraída de um motor Pittman, às vezes ocorria deslizamento na acoplamento, então substitui este sistema por outro no qual os motores e as suas respectivas reduções (120:1) são fixos, com isso solucionei o problema do deslizamento e eliminei uma variável para me preocupar.

A montagem se comportou bem com o peso do telescópio refletor newtoniano GSO de 150mm F/5 cuja massa é de aproximadamente 7.5kg, este telescópio não ofereceu dificuldade alguma para a montagem, o que me deixou muito satisfeito. Falta-me agora céus limpos para verificar se conseguirei alinhá-la com o pólo celeste sul com precisão suficiente para astrofotografia de longa exposição.

(Atualização em 19/07/2013)...

Eu estava devendo algumas fotos nesta postagem, principalmente do cilindro de aço que é inserido no pilar melhorando o balanço da montagem. Pesquisando em meus arquivos no computador, encontrei as imagens e agora as publico aqui.

Na imagem acima podemos ver o cilindro de aço e a guia fixa à base que auxilia no refinamento do ajuste de latitude.

Aqui vemos o pilar e os dois parafusos responsáveis em "empurrar" a guia da base da montagem para refinar o alinhamento polar.


Abraços e obrigado pela visita!

Montagem Equatorial motorizada e computadorizada

Como sabemos o dia possui aproximadamente 24 horas, que é o tempo necessário para a Terra completar uma volta em torno do seu próprio eixo, este movimento é conhecido como "rotação" e pode ser observado a olho nú, desde que a pessoa observe um objeto celeste como a Lua, uma estrela, ou até mesmo o Sol (proteja os olhos corretamente para observar o Sol) por algum período. O observador notará que o astro desloca-se a uma velocidade de aproximadamente 15° por hora ou 0,25° por minuto. Como referência, use o seu dedo indicador à distância de um braço do seu olho, a largura do seu dedo corresponde a aproximadamente 0,5° na esfera do céu.

À vista desarmada, esta é uma baixa velocidade, mas através de um telescópio ela praticamente impossibilita a observação astronômica porque o campo observado por um telescópio é (em média) inferior a 1°. Então, em pouco tempo, o astro foge ao campo visual do telescópio, principalmente quando usamos grandes aumentos, pois, quanto maior o aumento, menor o campo. 

Para superar esta dificuldade usamos uma montagem equatorial germânica (ou GEM - German Equatorial Mount em inglês) que é uma estrutura mecânica cuja finalidade é sustentar um telescópio e reproduzir o movimento de rotação da Terra para que o astro observado através do telescópio nunca saia do seu campo de visão. Existem outros tipos de montagem equatorial, mas a mais popular dentre os astrônomos amadores é a tipo alemã ou germânica. Este tipo de equipamento deve ser capaz de suportar bastante massa em seu berço de carga e possuir uma precisão elevadíssima, tais requisitos parecem ser antagônicos, mas é o que se espera de uma montagem equatorial.

Costuma-se dizer que uma montagem deste tipo deve possuir a delicadeza e precisão de uma dançarina de ballet e a robustez de um lutador de boxe. Todo tipo de vibração deve ser minimizada ou neutralizada, deve ser capaz de alinhar-se com o eixo de rotação da Terra, possuir ajuste em azimute, possuir um motor que reproduza a velocidade sideral com precisão e a transmita ao fuso acoplado a engrenagem que, por sua vez, é acoplada ao eixo polar (ou, eixo de Ascensão Reta - AR). Se possível, também é interessante que a montagem possua um motor no eixo de declinação, que é ortogonal ao eixo polar para que assim permita efetuar a autoguiagem, que é um processo pelo qual uma câmera secundária corrige os movimentos de ambos os eixos da montagem automaticamente. Estes são apenas alguns dos parâmetros necessários a um equipamento desta natureza.

Nesta postagem eu apresento a minha montagem equatorial germânica construída em casa, totalmente motorizada e controlada por computador. Nela utilizei quatro conjuntos de mancais e rolamentos (pillow blocks) com duas engrenagens e seus respectivos fusos mais dois motores com redutores controlados por PicGoTo. A montagem está instalada sobre um pilar de aço de 3" bem robusto que possui três rodinhas, uma em cada braço da base para movimentá-la, haja visto que é quase impossível levantá-la do solo.

Após dois anos projetando e comprando componentes, finalmente consegui montar toda a estrutura. Para construí-la precisei da ajuda de alguns amigos: Edigelson (marceneiro), Antoneone (torneiro mecânico), Newton (torneiro mecânico), José Marcos Baungartner (PicGoTo), Darío Pires (engrenagem e fuso polar), além do apoio incondicional da minha esposa (Jaqueline) e da companhia do meu filho de 2 anos (Heitor). Cito também alguns mestres importantes para o projeto: Vitor AD, Alexandre Milito, José Marcos Baungartner e Darío Pires. Peço desculpas se esqueci de alguém.

Montagem com um refrator 83mm F/12 também construído por mim.

Detalhe do eixo polar (Ascensão Reta)

A montagem possui dois níveis de bolha para o correto nivelamento com o solo.

Conexão do eixo de AR com o eixo de DEC.

Detalhe do dispositivo de ajuste de latitude.

Detalhe do ajuste de latitude.

Nestas imagens a montagem está sustentando um telescópio refrator 83mm F/12 também construído por mim, mas deverá trabalhar em definitivo com um telescópio refletor 150mm F/5 GSO com um refrator 90mm F/5.5 para autoguiagem.

Agradeço a todos pela visita.