A óptica adaptativa

Observatório Phoenix
Dúvidas e Perguntas?

Teoricamente o poder separador de um telescópio está diretamente ligado à sua abertura. Mas, na prática, isto é verdade? 
Não! A turbulência da atmosfera não permite que um instrumento atinja seu limite teórico. A qualidade de nossas imagens são determinadas, mais pelas condições atmosféricas, que pelo tamanho e qualidade das superfícies ópticas. Para que este limite fosse atingido, teríamos que ter uma absoluta estabilidade da atmosfera.

Camadas de ar de diferentes densidades, temperaturas e conseqüentemente diferentes índices de refração se movimentam na frente do instrumento, desviando o raio de luz, deformando as imagens e reduzindo drasticamente a resolução. Nós observamos este fenômeno na cintilação das estrelas. Uma maneira de reduzir o problema foi escolher montanhas altas e com baixa umidade do ar para instalar os telescópios, como o vulcão Mauna Kea, no Hawaii, que deixa metade da atmosfera abaixo de seu pico de 4 150 metros, La Sila na Sicília, La Palma nas Ilhas Canárias ou os picos dos Andes como Cerro Tololo e Cerro Paranal, este último considerado o melhor local de observação do mundo, no norte do Chile.

Além disso podemos corrigir a imagem através de um sistema revolucionário: a óptica adaptativa. Se pudéssemos corrigir os desvios do feixe de luz, com um sistema óptico, a imagem ficaria nítida. Uma estrela forte poderia servir de referência, mas como solucionar o problema para um corpo de maiores dimensões, como um planeta, uma galáxia ou para estrelas muito fracas? Como fornecer um referencial para o computador? Precisaríamos de uma estrela artificial para o referencial de ajuste, sensores para detetar o desvio e computadores ultra rápidos para comandar a correção.

Quando os cientistas norte americanos começaram um programa, mais tarde conhecido como Guerra nas Estrelas, uma das idéias analisadas foi usar feixes de raios lazer para focalizar e destruir satélites em órbita. Durante 20 anos Robert Fugate e sua equipe trabalharam em segredo no desenvolvimento de um sistema para uso militar, utilizando telescópios especiais, com alta velocidade de deslocamento, capazes de rastrear e focalizar satélites em órbita. Em 1985, dois astrônomos franceses, Renaud Foy e Antoine Labeyrie publicaram um artigo discutindo o conceito do feixe de laser para corrigir imagens astronômicas. Finalmente, em 1991, os americanos abriram seus segredos aos astrônomos. Utilizando raios laser de alta potencia no comprimento de onda do sódio uma estrela artificial pôde ser criada e utilizada com sucesso.

Basicamente o sistema consiste em um canhão laser que emite pulsos através do próprio telescópio ou paralelamente a ele. Este raio é focalizado por meio de lentes em uma camada da atmosfera entre 10 e 100 km de altura formando uma estrela artificial. O telescópio coleta a luz desta estrela junto à imagem do fundo e a envia a um filtro que separa seu comprimento de onda e a dirige a um sensor enquanto a luz do fundo é dirigida a uma câmara. Quando o sensor detecta um movimento lateral este dado é enviado a um processador de alta velocidade que comanda um espelho fazendo-o oscilar e reposicionar o feixe. Quando o raio é desfocado devido a uma variação do índice de refração do ar, um espelho deformável corrige imediatamente o foco. Apesar do raio laser afetar ligeiramente a imagem recebida, uma melhora espetacular é obtida. Com o contínuo desenvolvimento dos sensores, podemos esperar que no futuro o feixe de lazer seja eliminado e a correção possa ser feita através da própria imagem.

Sistemas similares, de menor custo e complexidade já equipam algumas câmaras de vídeo para estabilizar a imagem durante a gravação.
Vários grandes telescópios foram projetados e estão sendo construídos com esta nova tecnologia. A primeira luz do telescópio Naos-Conica do ESO (European Southern Observatory), relevou imagens de qualidade que rivalizam com as do telescópio orbital Hubble. Este é o primeiro de um conjunto de quatro instrumentos de 8,2 metros de diâmetro, a serem instalados em Cerro Paranal, no Chile. Após a conclusão dos quatro aparelhos, suas imagens serão combinadas em uma imagem de qualidade única, nunca antes obtida.