Espectro Solar

O diagrama que podemos consultar no grande painel instalado no edifício do Planetário do Porto – CCV, mostra-nos o espectro do Sol. Este espectro, um arco-íris da nossa estrela, foi obtido com o espectrógrafo ESPRESSO. Um espectrógrafo permite separar a luz "branca" das estrelas nas suas várias "cores". O ESPRESSO está instalado no observatório astronómico de Paranal, no deserto de Atacama, no Chile. Neste observatório podemos encontrar os 4 grandes telescópios do chamado "Very Large Telescope" (VLT), que pertencem ao Observatório Europeu do Sul (ESO).

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O QUE PODEMOS VER

A imagem aqui apresentada representa de duas formas o espectro da nossa estrela – o Sol.
O gráfico, em cima, mostra a intensidade da luz recebida em função do comprimento de onda (ou cor). Este espectro permite-nos identificar milhares de "riscas de absorção" (as zonas de diminuição de intensidade no gráfico). Cada uma delas tem origem nas camadas exteriores do Sol (a sua "atmosfera"), e denota a presença de diferentes elementos químicos que, de forma diferente, absorvem a luz de comprimentos de onda ("cores") específicos.
Nas caixas de legenda estão identificados alguns elementos responsáveis pela produção das riscas de absorção. É através de espectros como este que conseguimos determinar a composição química dos astros.
Na faixa situada em baixo podemos ver uma representação diferente do espectro do Sol: a faixa é colorida nos comprimentos de onda que os nossos olhos conseguem ver, mas desaparece nos dois extremos, já que o olho humano não é sensível à radiação naqueles comprimentos de onda (os ultravioleta, à esquerda, e os infravermelhos, à direita). Na parte colorida, as cores representadas correspondem às cores que o nosso sistema visual atribui a cada comprimento de onda. Nesta representação, as riscas de absorção apresentam-se como riscas verticais escuras.

O ESPRESSO

O ESPRESSO é o espectrógrafo de maior precisão que existe na atualidade. O projeto foi concebido, desenhado e construído por uma equipa internacional que, para além do IA – Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (Universidade do Porto e Universidade de Lisboa), incluiu também instituições suíças, italianas e espanholas, além do próprio ESO.
Portugal, através do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, teve um papel fundamental no projeto. Por um lado, foi responsável pelo desenvolvimento de uma das componentes chave: o chamado "Coudé Train", um sistema opto-mecânico, com quase 100 m de comprimento, capaz de conduzir a luz dos 4 telescópios do VLT para o espectrógrafo em si. Este sistema, inteiramente desenhado e construído em Portugal (e com a participação da indústria nacional), permite combinar a luz dos 4 telescópios (cada um com um espelho principal de 8 m de diâmetro), transformando o VLT num telescópio "virtual" com um diâmetro equivalente a 16 m, atualmente, o telescópio com o maior poder coletor do mundo.

PROCURAR E ESTUDAR PLANETAS

O ESPRESSO foi concebido, entre outras coisas, para detetar e estudar planetas como a Terra, mas a orbitar outras estrelas, os chamados exoplanetas, bem como para estudar a variabilidade das constantes fundamentais da Física. Para detetar planetas, o ESPRESSO usa uma técnica denominada de "velocidades radiais". Quando uma estrela tem um planeta à sua volta, não é apenas o planeta que orbita a estrela: a massa do planeta também faz com que a estrela se mova à sua volta. Devido ao chamado efeito Doppler, este movimento vai-se traduzir numa alteração da "cor" da estrela: quando esta se aproxima de nós o seu espectro fica ligeiramente mais azul; quando a estrela se afasta de nós, o seu espectro fica mais vermelho. Assim, o movimento periódico da estrela em torno do planeta traduz-se numa "oscilação" das riscas espectrais, que vão alterar ligeiramente, de forma quase imperceptível, o seu comprimento de onda. Medindo a posição das várias riscas permite-nos deduzir a que velocidade a estrela se está a mover em relação a nós (a aproximar-se ou a afastar-se). A presença de um planeta vai-se traduzir numa variação periódica desta velocidade, noite após noite. Sem vermos o planeta, podemos assim perceber que ele lá está, e medir a sua massa!
A precisão dos espectros do ESPRESSO permite-nos determinar a velocidade de uma estrela com uma precisão da ordem de 10 cm/s (ou 0,36 km/h). Essa precisão permite detetar a perturbação no movimento de uma estrela causada por um pequeno planeta como a Terra.
Os dados do ESPRESSO têm ainda sido utilizados para detetar a presença de elementos químicos na atmosfera de outros planetas. Esse tipo de estudo poderá, um dia, permitir investigar a existência de elementos essenciais para a vida em planetas distantes.

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✺ CONTRIBUIÇÕES Nuno Cardoso Santos, Gabriella Gilli, Sérgio Sousa, Elisa Delgado-Mena, Elsa Moreira, Filipe Pires,
Mário João Monteiro, Paulo Pereira, Ricardo Cardoso Reis, Tiago Campante, Tomás Azevedo Silva e Vardan Adibekyan
✺ PROJETO DE DESIGN INFOGRÁFICO Paulo Pereira @ IA e Planetário do Porto CCV
✺ Porto, Portugal, 2023