Radio astrônomos veem o universo em várias faixas de comprimentos de onda que chamamos de bandas. O Very Large Array (VLA) usa comprimentos de onda que variam de 4 metros a menos de um centímetro. O Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) usa faixas de rádio que variam de alguns centímetros a um terço de um milímetro. Mas por que os radiotelescópios usam uma gama tão ampla de comprimentos de onda? A resposta está nas várias maneiras como os objetos emitem luz de rádio e como essa luz interage com o gás e a poeira do espaço interestelar.
Longos comprimentos de onda de rádio, como aqueles vistos pela Banda 4 do VLA, são normalmente produzidos por gás ionizado. Isso nos permite ver onde o plasma quente está localizado em nossa galáxia. Esses comprimentos de onda longos também são úteis porque a maioria do gás neutro é transparente nesses comprimentos de onda. Isso significa que muito pouco dessa luz é absorvida enquanto viaja pelo espaço. Comprimentos de onda de luz mais curtos são frequentemente emitidos por átomos ou moléculas particulares. Uma das mais importantes delas é a linha de 21 centímetros, emitida por hidrogênio neutro. Este comprimento de onda é uma das melhores maneiras de observar a distribuição da matéria em uma galáxia, uma vez que o hidrogênio é de longe o elemento mais abundante no universo.
Comprimentos de onda na faixa de 10 cm a 20 cm são particularmente bons para levantamentos do céu por rádio, como o VLA Sky Survey (VLASS). As radio galáxias são particularmente brilhantes nesta faixa, assim como os jatos emitidos pelos buracos negros supermassivos. Ao escanear o céu nesses comprimentos de onda, o VLASS capturou imagens de quase 10 milhões de fontes de rádio.
A luz com comprimentos de onda de um centímetro ou dois é frequentemente emitida por um processo conhecido como radiação sincrotron. Quando os elétrons passam por um forte campo magnético, o campo magnético os força a se moverem em espirais estreitas ao longo das linhas do campo magnético. Por causa disso, eles emitem luz de rádio. A radiação sincrotron é particularmente útil no mapeamento de campos magnéticos próximos a buracos negros. Outro processo que emite luz nesta faixa é conhecido como um maser ou laser de micro-ondas. Estamos mais familiarizados com ponteiros laser simples que emitem luz vermelha coerente, mas no espaço interestelar, bolsões de água podem emitir luz coerente com comprimento de onda de 1,3 centímetros. Uma vez que esses masers de água emitem um comprimento de onda de luz muito específico, eles podem ser usados para medir a taxa de expansão do universo.
Comprimentos de onda de rádio da ordem de um milímetro são particularmente úteis para estudar gás frio e poeira. Os grãos de poeira no espaço interestelar emitem luz com comprimentos de onda da ordem de seu tamanho e, como grande parte dessa poeira tem cerca de um milímetro de tamanho, esse é o comprimento de onda onde emitem mais luz. Esses comprimentos de onda curtos podem ser difíceis de observar, em parte porque nossa atmosfera absorve grande parte da luz nesses comprimentos de onda. Mas eles também são de vital importância para o estudo de sistemas planetários jovens. O ALMA foi capaz de capturar discos de gás e poeira ao redor de estrelas jovens e até mesmo viu como as lacunas se formam dentro desses discos à medida que os planetas jovens começam a se formar. Está revolucionando nossa compreensão de como os exoplanetas se formam.
Mas talvez uma das bandas de rádio mais interessantes seja a Banda 6 do ALMA, que captura luz com comprimentos de onda de 1,1 a 1,4 mm. Tem sido usado para estudar como estrelas gigantes vermelhas geram calor e a distribuição de moléculas em nebulosas planetárias. Mas também foi usado para criar uma das imagens de rádio mais poderosas dos últimos anos, a do buraco negro supermassivo no coração da galáxia M87. Receptores de banda 6 foram usados em radiotelescópios em todo o mundo como parte do Event Horizon Telescope (EHT), e os dados coletados foram combinados para criar a primeira imagem direta de um buraco negro.
A luz do rádio é invisível aos nossos olhos, então é fácil pensar em todas as luzes do rádio como iguais. Mas o rádio está cheio de cores, assim como as cores da luz visível que podemos ver, e a radioastronomia é mais poderosa quando usamos todas as cores de seu arco-íris.
Fonte:
https://public.nrao.edu/news/invisible-colors-why-astronomers-use-different-radio-bands/
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Artigo original:
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