Em 1609, um professor da Universidade de Pádua, na Itália, soube da invenção de um equipamento composto por várias lentes que era capaz de aproximar a imagem de objetos distantes. Interessado, tal professor começou a pesquisar sobre esse instrumento e, já no mesmo ano, construiu um artefato semelhante que aumentava em 30 vezes o tamanho real dos objetos. Mas sua perspicácia foi além e, certo dia, decidiu apontar seu jogo de lentes para o céu, trazendo para perto de si imagens dos confins do universo. O inventor se chamava Galileu Galilei e o artefato construído por ele é considerado o primeiro telescópio do mundo.

Muitos avanços ocorreram desde o surgimento dos primeiros telescópios óticos. Lentes foram substituídas por espelhos refratores ou refletores e, graças à tecnologia atual, temos hoje telescópios com espelhos primários gigantescos, de até 10 metros de diâmetro. Espelhos maiores geram imagens com resoluções melhores. Assim, dois astros muitos próximos podem ser vistos separadamente. As imagens geradas por esses equipamentos também ganharam qualidade. Tratamentos digitais corrigiram imperfeições de captação e ajustaram nitidez e brilho dos corpos celestes observados.

Porém, a astronomia atual não resumiu o estudo dos céus à observação com telescópios óticos. Outros equipamentos apareceram para perscrutar estrelas e galáxias ainda mais inalcançáveis. É o caso dos radiotelescópios e dos aceleradores de partículas que tentam recriar em laboratório a origem do universo. Os confins do cosmos passaram a ficar mais perto do homem.

Telescópios gigantes

Para que boas imagens do céu sejam obtidas é necessário que não haja nuvens onde se for instalar um telescópio e a camada de atmosfera deve ser a menor possível, pois ela absorve e distorce a luz. Desertos no alto de montanhas, como o Atacama no Chile, são os melhores lugares para se enxergar os astros. Por isso é que lá, mais precisamente em Cerro Pachon (2720 m de altitude), o Brasil construiu dois dos seus maiores telescópios.

O maior é o Gemini Sul. Tanto ele como o Gemini Norte, localizado no vulcão extinto Mauna Kea (Havaí), possuem um espelho primário de 8,1 m de diâmetro. Os dois equipamentos são de altíssima precisão, com alcance para até 12 bilhões de anos-luz. Enxergando a essa distância, os pesquisadores dos sete países proprietários dos equipamentos (Argentina, Austrália, Brasil, Canadá, Chile, Estados Unidos e Grã Bretanha.) esperam compreender melhor a origem e a formação de estrelas e galáxias. Para a construção dos dois telescópios foram gastos 180 milhões de dólares.

Outra vantagem dos Gemini é que a instalação dos telescópios gêmeos em ambos os hemisférios possibilita a observação em qualquer posição no céu. Antes deles, os astrônomos brasileiros levantavam dados para suas pesquisas com telescópios muito menores, como o do Observatório do Pico dos Dias, em Brazópolis-MG. Apesar de ser o maior telescópio em Solo brasileiro, seu espelho tem 1,6 m de diâmetro.

O professor Keppler de Souza, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) destaca a importância da utilização de bons telescópios como os Gemini para a pesquisa brasileira. “A astronomia do Brasil passou de 15 doutores na década de 1970 para 250 hoje, graças a utilização de telescópios como o de Brazópolis. Mas já há alguns anos, que os dados de ponta vêm, em geral, de telescópios estrangeiros, através de colaborações internacionais. Agora (com a nova geração de equipamentos) a comunidade brasileira volta a ter um equipamento de ponta para suas pesquisas”, afirma.

No entanto, como o Brasil entrou com apenas 4% dos recursos de construção e implementação dos Gemini, poderá usufruir dos telescópios na mesma porcentagem de tempo. Isto impossibilita que certos tipos de pesquisas sejam realizados. Na tentativa de Solucionar esse problema foi inaugurado em 2005, o Telescópio para Pesquisas Astronômicas do Sul (Soar, na sigla em inglês). Localizado a apenas algumas centenas de metros do Gemini Sul, o Soar é um telescópio com espelho de 4,2 m de diâmetro. Kepler explica que com esse telescópio foi possível descobrir “novas estrelas anãs brancas variáveis até 100 vezes mais fracas do que as observadas pelos equipamentos antigos”.

O Soar é menor que os maiores telescópios do mundo que são os dois Gemini, de 8 m, os quatro VLT, de 8 m cada (Paranal-Chile), os dois Kecks, de 10 m cada (Mauna Kea/Havaí), o Telescópio Gigante das Ilhas Canárias (Espanha), recém-inaugurado com 10,4 m e o Hubble, que apesar dos seus 2,4 m de espelho, obtém imagens melhores que os terrestres, pois está em órbita e não sofre as distorções da atmosfera. Apesar do tamanho, as imagens do Soar são de ótima qualidade (98% de qualidade da imagem original após ultrapassar todos os espelhos).

Estrutura interna do telescópio Soar
Fonte: www.lna.br/soar/telescope.html

Outra característica importante do Soar é que ele pode ser operado em três modos: pessoalmente pelo pesquisador, à distância, com baixas exigências de hardware e conectividade, e em modo de fila. Neste último caso, um pesquisador no próprio telescópio desenvolve atividades de terceiros agendadas para determinado horário.

Como o Brasil é o sócio majoritário desse consórcio, pois investiu 30% dos recursos, seu tempo de utilização (também 30%) possibilita maior aprofundamento nas pesquisas ali realizadas. Os demais investidores do equipamento são as instituições norte-americanas University of North Carolina, Michigan State University e National Optical Astronomy Observatories. O projeto custou 28 milhões de dólares e os recursos brasileiros vieram da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), do Ministério de Ciência e Tecnologia, através do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep).

Nas ondas universais do rádio

No ano de 1931, o engenheiro eletrônico Karl Janski trabalhava com antenas de rádio em uma pesquisa que visava Solucionar problemas de estática, aquela chiadeira que atrapalhava as transmissões. De repente, ele começou a captar radiações estranhas que chamou de "distúrbios elétricos de origem aparentemente extraterrestre". Logo se descobriu que tais radiações realmente vinham do espaço, mas eram geradas por estrelas e não por seres verdes. Vários tipos de matéria que atualmente conhecemos emitem radiação em determinada situação especial.

A partir dessa descoberta, radiotelescópios foram criados para trabalhar na faixa do espectro eletromagnético recém-descoberta, invisível aos nossos olhos. Eles são capazes de identificar corpos celestes em regiões onde telescópios óticos não registram nada, ou enxergam muito pouco. Tanto a descoberta de eventos espaciais como os quasares e os pulsares, quanto os novos modelos astronômicos do Sol e de Júpiter, devem-se à chegada da radioastronomia.

No Brasil, eventos em freqüência de rádio podem ser pesquisados desde 1971, pelo Radiotelescópio do Itapetininga (ROI), localizado em Atibaia-SP. A antena principal do ROI possui 13,7 metros de diâmetro e funciona assim: a parábola principal de 2,5 metros recebe as ondas de rádio, que refletem no secundário, passam pelo centro da antena e vão para um sistema de detecção no interior do observatório. Cornetas metálicas de captação e instrumentos instalados no centro da antena selecionam as freqüências do espectro que vão ser observadas. Por último, um computador registra os comprimentos de onda que chegam ao telescópio.

O pesquisador do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), Joaquim Rezende, explica que a escolha do local de implantação de um radiotelescópio é determinada basicamente por dois fatores: transparência do céu e proteção ao ruído eletromagnético produzido pelo homem. “Na faixa de freqüência do ROI (atualmente com receptores de 18-24 GHz e 43-49 GHz), o céu de Atibaia apresenta uma transparência muito boa para operar por um grande número de dias por ano (poucas nuvens), sem contar o fato de ficar próximo de São Paulo”. Já as montanhas ao redor do observatório o protegem do ruído, como o gerado por emissoras de rádio e televisão, até das cidades vizinhas.

Um radiotelescópio como o do Itapetininga, custa 3 milhões de reais e sua manutenção anual fica na casa de 500 mil reais, incluído o gasto com os pesquisadores. A construção do ROI foi executada com recursos do governo federal e sua implementação se dá através de recursos dos governos estadual e federal, além da Universidade Mackenzie que mantém seu Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica no ROI desde o início das operações do telescópio (o próprio ROI é conhecido também pelo nome Radiotelescópio do Mackenzie).

Segundo Rezende, entre 10 e 20 pesquisadores trabalham atualmente com o ROI. Eles pesquisam mapas do céu, curvas de variabilidade de fontes, medidas de polarização das ondas, etc. A radioastronomia trabalha com a única banda do espectro eletromagnético capaz de detectar os sinais da emissão difusa das regiões de formação de estrelas.

SKA: o maior radiotelescópio do mundo inicia as operações em 2020
Fonte: www.pparc.ac.uk/Nw/SKA.asp

Existem atualmente radiotelescópios que trabalham em freqüências mais potentes que o ROI, ou possuem antenas maiores. O SKA, maior radiotelescópio já desenvolvido (estará pronto em 2020) vai operar com inúmeras antenas conjuntas em uma área de coleta de um milhão de metros quadrados. Já o telescópio brasileiro SST, localizado em El Leoncito, na Argentina, pode ser operado à distância.

O início de tudo

O jornal inglês The Guardian usou as seguintes frases para designar a física de partículas: “A física de partículas é inacreditável na perseguição do inimaginável. Para localizar os menores fragmentos do universo você tem que construir a maior máquina do mundo. Para recriar os primeiros milionésimos de segundo da criação você tem que focalizar a energia em uma escala impressionante”. E é isso que ela faz. Trabalha ao mesmo tempo com muitos Davis e muitos Golias na procura do que surgiu primeiro no cosmos.

Para atingir seus dois principais objetivos que são alcançar a compreensão da natureza fundamental da matéria e da energia e recriar em laboratório os primeiros momentos da criação do universo, a física de partículas utiliza principalmente os aceleradores de partículas. Essas máquinas enormes aceleram feixes de íons a velocidades incríveis e os colidem na esperança de que dessas colisões resultem as partículas primeiras do nosso mundo.

Atualmente o maior acelerador de partículas do mundo é o Tevatron, do Laboratório Fermi (próximo a Chicago-EUA), com um anel de 6,3 km de circunferência. Mas a partir de maio de 2008, um novo supercolisor de partículas promete encontrar e encaixar as peças faltantes do quebra-cabeça do modelo fundamental de partículas. O Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), da Organização Européia para Investigação Nuclear (Cern, na sigla em francês) é um túnel circular de 27 km de circunferência localizado na divisa da Suíça com a França. Construído a 100 m abaixo do Solo, o LHC conduzirá feixes de prótons a velocidades próximas à da luz através de campos magnéticos gerados por ímãs supercondutores. O processo chamado de supercondutividade diz respeito à habilidade de certos materiais de conduzir eletricidade sem resistência ou perda de energia. Mas para isso acontecer são necessárias temperaturas baixíssimas. Desde abril deste ano, o setor 7-8 do LHC opera à -271°C (o zero absoluto fica a -273°C), devido a espécies de freezers que utilizam 15 toneladas de hélio líquido para resfriar o local.

O LHC não é um acelerador de partículas, mas sim dois aceleradores construídos em um mesmo aparelho. Nele, feixes de prótons caminharão em direções opostas e irão se chocar em seis experimentos diferentes instalados ao longo do túnel (veja animação). Cada experimento é do tamanho e peso de uma casa. Um deles, o Alice, por exemplo, pesa 7000 toneladas. A energia criada nas colisões irá chegar a 1150 TeV. Isso é mais informação do que circula atualmente no mundo.

Pesquisadores brasileiros da USP, Unicamp, UFRJ, UERJ e Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas trabalharão em todos os experimentos do LHC. O físico da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Jun Takahashi, afirma que “vamos dar continuidade aos estudos do plasma de quarks e glúons (partículas fundamentais), mas agora em um regime de energia cerca de 30 vezes maior, o que significa poder produzir partículas raras como as que contêm os quarks ‘chamosos’ e ‘bottom’ com maior freqüência, obtendo assim um maior volume de informações”.