Telescópios são dispositivos caros. O Telescópio Gigante Magalhães, atualmente em construção no Deserto do Atacama (Chile), terá um espelho de 25 metros e custará cerca de 900 milhões de euros. O Telescópio de 30 Metros proposto para ser construído em Mauna Kea, no Havaí (EUA), custará cerca de 1,8 bilhão de euros. E os telescópios espaciais são ainda mais caros. O altamente atrasado telescópio espacial James Webb, que substituirá o Hubble em 2021, que tem um espelho de 6,5 metros, já está custando cerca de 9 bilhões de euros.
Portanto, os astrônomos estão procurando maneiras novas e inovadoras de observar os céus que são mais baratos. Um deles é o proposto pelo astrônomo da Universidade de Columbia em Nova York (EUA) David Kipping. Sua abordagem é usar a atmosfera da Terra para focar a luz astronômica.
Trata-se de usar o planeta inteiro como uma espécie de lente gigante e colocar um telescópio espacial no ponto focal para capturar as imagens. Este telescópio, ou terrascope, teria o mesmo poder de captação de luz que um telescópio de 150 metros na Terra a uma fração do seu custo.
Primeiro alguns antecedentes. Os astrônomos há muito sabem que a atmosfera dobra a luz que passa por ela. “Como resultado desse efeito, o sol se põe um pouco mais de meio grau abaixo do que parece”, escreve Kipping. Sua ideia é aproveitar esse efeito em escala planetária. “Um observador a uma distância de aproximadamente a distância entre a Terra e a Lua poderia usar a Terra como uma lente de refração”, explica ele.
Essa lente seria complexa. Então Kipping passou algum tempo estudando e simulando suas propriedades e como elas poderiam ser aplicadas em um terrascópio gigante. Os desafios foram muitos.
Para começar, a atmosfera duplica ou refrata a luz das estrelas quando passa por ela. Mas o nível de refração depende da densidade da atmosfera, que varia com a altitude acima da superfície. Então, a luz que cobre a atmosfera superior é refratada menos que a luz que penetra mais profundamente na atmosfera.
Mas vários fatores limitam a profundidade em que a luz pode submergir na atmosfera. O mais óbvio é que a luz deve evitar a própria Terra. Mas as nuvens também absorvem a luz, portanto, qualquer luz refratada deve estar a uma altura suficiente da superfície para evitá-las.
Outro fator importante é que a atmosfera, os aerossóis e os outros elementos que ela contém absorvem a luz em frequências específicas. Então Kipping teve que calcular quanta luz poderia ser perdida neste processo.
A atmosfera também tem um brilho fraco, que poderia sufocar a luz de fontes astrofísicas distantes. Este “brilho do ar”, o resultado de diferentes processos, como a recombinação de moléculas dissociadas pela luz solar, significa que o céu noturno nunca está completamente escuro.
Com o planeta atuando como uma lente, a luz focalizada seria amplificada por um fator de 45.000 durante um tempo de exposição de 20 horas. Isso equivale à amplificação obtida por um telescópio terrestre com um diâmetro de 150 metros.
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