Saiba como funciona o radiotelescópio, usado para estudar o universo

Um radiotelescópio é, essencialmente, uma antena de rádio equipada com um receptor de sinais bastante sensível. Sua antena é desenhada para receber sinais emitidos do espaço, vindos especificamente da direção para a qual foi apontada.

O Observatório de Arecibo, que fica em Porto Rico, é um dos maiores radiotelescópios (Foto: Reprodução/Wikia)

Esta também é capaz de mapear a distribuição de ruídos de rádio vindos de uma variedade de fontes cósmicas, como estrelas. Por isso, esse equipamento costuma ser usado por astrônomos para estudarem os astros, seus fenômenos de formação e até a origem do universo.

O ROI (Rádio Observatório de Itapetinga) é o maior radiotelescópio do Brasil (Foto: Reprodução/G1)

Esses equipamentos são encontrados em todo o mundo e muitas vezes trabalham em colaboração com dispositivos de outros países. No Brasil, um dos radiotelescópios nacionais fica no estado de São Paulo, no Rádio Observatório de Itapetinga (ROI). Normalmente eles se situam em locais isolados, como desertos, pois isso evita interferências eletromagnéticas vindas dos grandes centros urbanos.

História
Os radiotelescópios são a principal ferramenta da radioastronomia, atividade que remonta aos anos 30 do século passado, quando Karl Guthe Janksy passou a investigar a origem da estática que interferia na operação de circuitos de radiotelefone em comunicações transoceânicas.

Para concluir seu trabalho, Janksy recorreu a uma antena direcional, que apontou três fontes de interferência nas transmissões. As duas primeiras eram tempestades elétricas locais e outras mais distantes.
A terceira fonte foi um mistério só resolvido após um ano de estudo. Os resultados apontaram para uma estática constante, que teve sua origem detectada na própria galáxia onde a Terra se encontra, isto é, na Via Láctea. Essas interferências foram, então, as primeiras captações constatadas de ondas vindas dos corpos celestes.
No entanto, as atenções para esse ramo do estudo dos astros só foi desenvolver-se e ter sua consolidação após a Segunda Guerra Mundial.

As partes e o funcionamento

A constituição de um radiotelescópio pode variar imensamente, mas todos contêm essencialmente uma grande antena de rádio e um radiômetro ou um receiver sensíveis. O conjunto ainda costuma acompanhar um sintonizador, para selecionar em qual frequência captar os sinais, e um gravador, para registrar o que for recebido.

Quanto maior o diâmetro do disco da antena melhor a resolução das imagens produzidas (Foto: Reprodução)

A parte principal são as antenas, objetos em forma de pratos que coletam e refletem as ondas de rádio para o receiver, do mesmo modo que um espelho curvo foca a luz em um ponto específico. Este ponto específico seria o receiver, responsável também por amplificar os sinais muito fracos até um nível mensurável.

Depois de serem recebidos e amplificados, os sinais são armazenados por um gravador, que envia o material diretamente para a memória de um computador. Este será responsável pelo processamento e análise dos dados coletados.

Esse processo de captação feito por tais equipamentos só é possível porque estrelas, galáxias, quasares e outros objetos astronômicos produzem ondas de rádio naturalmente. Na verdade, o que se gera é um tipo de radiação propagada pelo espaço em forma de ondas eletromagnéticas capazes de superar o vácuo, propagando-se a uma velocidade enorme.

Esta imagem das galáxias NGC 4038 e 4039 foi produzida pelo radiotelescópio ALMA, que fica no deserto do Atacama (Foto: Divulgação)

Estas ondas compreendem a luz visível, a luz infravermelha, os raios X, os ultravioleta, os gama e também os sinais de rádio. A diferença entre as ondas de rádio e as outras está no seu comprimento de onda, que representa a distância entre um pico e outro de uma onda. Nas ondas de rádio esta distância é mais longa.

Ao ser feita a captação das ondas, o resultado imediato não é uma imagem. Na verdade, o produto inicial é a intensidade do fluxo da radiação eletromagnética gerada em um período. Para finalmente chegar-se a uma imagem, é necessária uma varredura, ou seja, inúmeras medições de ângulos diferentes da mesma fonte. A imagem é finalmente formada pelos computadores que tratam o material.

Telescópios e radiotelescópios: diferenças e semelhanças

A diferença fundamental entre um radiotelescópio e um telescópio ótico encontra-se no conteúdo captado por cada um. Como foi dito, o  primeiro observa ondas de rádio emitidas por corpos celestes, já a versão óptica produz imagens a partir da luz visível gerada ou incidida sobre um astro.

Imagens de uma mesma região do espaço produzida pelo radiotelescópio ALMA e outra pelo VLT, um telescópio ótico. Cada aparelho capta aspectos distintos (Foto: Reprodução/Ciência Hoje)

Por trás disso estão distinções nos comprimentos de onda que cada um recebe. Os telescópios óticos tradicionais captam a faixa de 400 a 1000 nanômetros, enquanto a radioastronomia volta-se para a faixa de 1 mm a 30 m. Consequentemente, cada um pode ser usado para tarefas específicas em que o outro não é capaz de atuar, já que suas áreas de ação no espectro não são as mesmas.

Apesar dessa e outras diferenças, os radiotelescópios contêm semelhanças com os telescópios óticos atuais. Por exemplo, os dois modelos coletam a radiação eletromagnética concentrada em um ponto focal, o primeiro faz isso com um prato de antena parabólica e o segundo com o espelho primário.

Os dois também trazem dispositivos detectores de radiação eletromagnética. No telescópio ótico tem-se um fotômetro, placa fotográfica, uma câmera CCD ou uma lente ocular. Já no outro, existe uma antena com polarização direcional.

Vantagens e desvantagens
As observações espaciais feitas por radiotelescópios podem sofrer com empecilhos devido à sua baixa resolução. Este fator dificulta a distinção entre duas fontes de emissão muito próximas, como duas estrelas, por exemplo.
A consequência desse efeito é uma imagem final muito “embaçada”. Um dos modos de minimizar essa questão é aumentar o diâmetro do equipamento. Quanto maior o diâmetro, melhor a resolução. No entanto, como as exigências por melhorias nas captações são cada vez maiores, os diâmetros teriam de aumentar em uma escala inviável para um só aparelho.
É nesse contexto que entram as técnicas de infometria e os VLA (Very Large Array), que empregam um enorme conjunto de radiotelescópios posicionados em uma única área ampla captando uma mesma fase de um sinal para, enfim, produzirem imagens muito mais nítidas através de comparações das recepções. Os VLA ainda podem ser combinados globalmente com outros conjuntos de radiotelescópios, multiplicando as capacidades do sistema de captação.

O ASKAP, o mais poderoso radiotelescópio do mundo, faz parte do projeto internacional Square Kilometer Array (Foto: Reprodução/The Verge)

O radiotelescópio ASKAP (do inglês Australian Square Kilometre Array Pathfinder), inaugurado em outubro desse ano, no Outback Australiano, é um exemplo desses sistemas globais. Ele faz parte de um projeto muito maior, o SKA (Square Kilometer Array), que contará com outro conjunto de radiotelescópios ainda em construção na África do Sul.
Um outro problema que se impõe aos radiotelescópios são as interferências da atmosfera, mais especificamente de dentro da Ionosfera. Estas causam distorções nos sinais de comprimentos de onda maiores do que 20 cm. No entanto, entre 20 a 1 cm o prejuízo à recepção é mínimo e corrigível.
Apesar dessas desvantagens ou dificuldades, existe no espaço um bom número de objetos astronômicos que só podem ser observados na faixa de ondas de rádio. Sendo assim, o radiotelescópio apresenta-se como uma ferramenta importante ou mesmo crucial para inúmeras pesquisas e avanços na ciência.