Espaço

Observatório Astro-H vai estudar universo extremo

Redação do Site Inovação Tecnológica -  18/02/2016

A 580 km de altitude, o telescópio de raios X vai estudar alguns dos eventos mais energéticos do cosmos. [Imagem: Akihiro Ikeshita/JAXA]

Telescópio de raios X

A Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) lançou o mais avançado telescópio espacial dedicado à astronomia de raios X, o ASTRO-H.

O observatório deverá trazer novas informações e detalhamentos sobre corpos celestes muito massivos, como aglomerados de galáxias, e eventos cósmicos de alta energia, que vêm sendo classificados genericamente como buracos negros.

Para se ter uma ideia da importância desses detalhamentos e das informações que eles podem trazer, a recente descoberta das ondas gravitacionais foi atribuída à fusão de dois buracos negros. Contudo, o telescópio Fermi, da NASA, observou uma erupção de raios gama na mesma região apenas 0,4 segundo depois da detecção das ondas gravitacionais - e uma explosão de raios gama é incompatível com a fusão de buracos negros.

O Astro-H poderá trazer novas informações sobre o que há realmente lá e o que está acontecendo durante esses eventos extremos.

Com 14 metros de comprimento, 9 de largura e 2,7 toneladas de peso, o Astro-H ficará em órbita da Terra a 580 quilômetros de altitude.

Fontes de raios X

O telescópio Astro-H é equipado com quatro instrumentos que cobrem uma ampla gama de energias, da baixa energia, ou raios X moles, ao redor 300 elétron-volts (eV), até os raios gama moles, ao redor de 600.000 eV. Para comparação, a energia da luz visível se estende entre cerca de 2 a 3 eV.

O observatório também leva dois telescópios de raios X duros e suas câmeras associadas, que geram imagens da luz de 5.000 a 80.000 eV, e dois detectores de raios gama moles, sensíveis à luz de 60.000 a 600.000 eV, mas não produzem imagens.

"Nós vemos raios X emitidos por fontes em todo o universo, onde quer que as partículas da matéria alcancem energias suficientemente altas. Estas energias surgem em uma variedade de situações, incluindo explosões estelares, campos magnéticos extremos ou gravidade forte, e os raios X nos permitem investigar aspectos destes fenômenos que são inacessíveis aos instrumentos de observação em outros comprimentos de onda," disse Robert Petre, do Centro de Astrofísica Goddard, da NASA, responsável pela construção de um dos instrumentos a bordo do telescópio japonês.

O ASTRO-H é capaz de observar fontes de raios X mais de 10 vezes mais fracas do que seu antecessor, o observatório Suzaku, que funcionou de 2005 a 2015. Para isso, o ASTRO-H usa quatro telescópios de raios X alinhados e um conjunto de instrumentos que oferece cobertura simultânea em toda a gama de energia do observatório.

Instrumentos do telescópio de raios X - 1 keV equivale a 1.000 elétron-volts. [Imagem: JAXA/NASA Goddard Center]

Microcalorimetria e cores dos raios X

Os astrônomos geralmente aprendem sobre a composição, temperatura e movimentos das fontes cósmicas dispondo os comprimentos de onda observados em um espectro, similar a um arco-íris. Os astrofísicos, por sua vez, desenvolveram uma abordagem alternativa para a medição das "cores" dos raios X, chamada microcalorimetria, que produz uma resolução espectral sem precedentes sem diluir sua intensidade, como acontecia com as técnicas anteriores.

Um dos telescópios do Astro-H capta os raios X moles e os focaliza em uma câmera, enquanto outro direciona a luz para o Espectrômetro de Raios X Moles (SXS), que mede o calor gerado quando as partículas de luz, os fótons, atingem o detector. O SXS determina com precisão a energia de fótons de raios X individuais medindo o pequeno aumento da temperatura induzido por cada um.

Como essas alterações de temperatura são muito pequenas, o detector é resfriado a -273,1º C, uma fração de grau acima do zero absoluto. Graças a uma série de invólucros de vácuo aninhados, chamados frascos de Dewar - os mais simples desses frascos são conhecidos como garrafas térmicas - um depósito de hélio líquido superfrio e uma sequência de refrigeradores mecânicos e magnéticos, espera-se que esse instrumento funcione por pelo menos três anos.