Astrofotografia do sistema solar Jéssica de SOUZA ALVES 1 ; Mayler MARTINS 2 1 Estudante do curso Técnico em Informática Integrado ao Ensino Médio, Bolsista de Iniciação Científica Júnior (PIBICJr) FAPEMIG. Instituto Federal Minas Gerais (IFMG) campus Bambuí. Rod. Bambuí/Medeiros km 5. CEP: 38900-000. Bambuí-MG. 2 Professor Orientador IFMG. RESUMO A astrofotografia é uma forma eficaz de despertar o interesse do público pela astronomia. A obtenção de astrofotografias de qualidade depende de conhecimentos específicos sobre os instrumentos utilizados e sobre características físico-químicas do alvo, como também sobre seu espectro de luz. A turbulência atmosférica, bem como o movimento de rotação da Terra impõe dificuldades na obtenção de astrofotografias de qualidade. Uma técnica para contornar este problema é a aquisição de grandes quantidades de imagens com tempo de exposição curto, com posterior empilhamento. Durante o empilhamento os ruídos das imagens se cancelam, devido a sua natureza aleatória, enquanto o sinal se soma, obtendo-se uma fotografia de alta definição. 1 Para a aquisição de astrofotografias de boa qualidade, é fundamental o conhecimento sobre as características físico-químicas do alvo, como o seu espectro e intensidade luminosa. Desta forma, os filtros e parâmetros, como tempo de exposição, podem ser selecionados adequadamente. A técnica utilizada para a obtenção das astrofotos é a foco primário, que consiste em posicionar o CCD no telescópio no lugar da objetiva, sem a presença desta última. Neste trabalho foram obtidas astrofotografias da Lua e dos planetas Vênus, Saturno, e Júpiter utilizando filtros LRGB. Estas astrofotografias serão disponibilizadas para projetos de divulgação da astronomia. Palavras-chave: Imagem astronômica, Saturno, Júpiter, Lua.
INTRODUÇÃO III Semana de Ciência e Tecnologia IFMG - campus Bambuí A divulgação da astronomia tem sido incentivada pelos governos em diversos países. Uma forma eficaz de despertar o interesse do público pela astronomia e ciências relacionadas é através da divulgação de astrofotografias. O desafio de se obter imagens astronômicas de qualidade é imposto pela turbulência atmosférica. Devido aos efeitos de refração e espalhamento da luz, a turbulência limita a resolução das imagens astronômicas. No entanto, a atmosfera se estabiliza por alguns segundos e neste momento é possível se obter imagens de ótima qualidade. Uma técnica para se obter astrofotografias de qualidade, é a aquisição de grandes quantidades de imagens com tempo de exposição curto, de no máximo um segundo. As imagens podem então ser selecionadas e empilhadas (somadas). Durante o empilhamento os ruídos das imagens se cancelam, devido a sua natureza aleatória, enquanto o sinal se soma, obtendo-se uma fotografia de alta definição. Como resultado do movimento da Terra em torno de seu eixo, as estrelas no firmamento possuem um movimento aparente. Desta forma, para aquisição de astrofotografias de qualidade é necessário um telescópio com sistema de acompanhamento eficiente. O erro de acompanhamento pode afetar astrofotografias de longa exposição. No entanto, este problema também pode ser minimizado através da técnica de empilhamento de imagens de baixo tempo de exposição. As câmeras CCD monocromáticas para astrofotografia disponíveis no mercado, como a utilizada nesse trabalho, possuem maior definição que as câmeras policromáticas, o que justifica o seu uso. É possível obter astrofotografias coloridas com uma câmera monocromática utilizando um conjunto de filtros LRGB. Este conjunto é constituído por quatro filtros, sendo um filtro ultra-violeta (UV) para o canal de luminância, e três filtros coloridos, para os canais vermelho (R), verde (G) e azul (B). As fotos de cada canal de cor podem ser combinadas, obtendo-se uma fotografia colorida. Para a aquisição de astrofotografias de boa qualidade, é fundamental o conhecimento sobre as características físico-químicas do alvo, como o seu espectro. Desta forma, os filtros e parâmetros, como tempo de exposição, podem ser selecionados adequadamente. A técnica mais comum utilizada para obtenção de astrofotos com câmera do tipo CCD é a foco primário, que consiste em posicionar o CCD no telescópio no lugar da objetiva, sem a presença desta última.
Este projeto tem como objetivo a obtenção de astrofotografias de objetos do sistema solar. Os parâmetros para obtenção das astrofotografias serão selecionados a partir das propriedades físico-químicas de cada astro. Estas astrofotografias serão disponibilizadas para projetos de divulgação da astronomia. MATERIAIS E MÉTODOS As astrofotografias foram feitas utilizando-se um telescópio Celeston CPC 1100 GPS XLT, com sistema GoTo computadorizado e montagem do tipo forquilha autoazimutal. A câmera CCD utilizada para aquisição das astrofotografias é a MEADE DSI III Pro, monocromática. As imagens foram obtidas utilizando-se a técnica foco primário. As fotografias, de um segundo de exposição, foram empilhadas com o software MEADE Autostar Envisage. Como a câmera CCD é monocromática, as astrofotografias foram adquiridas utilizando-se filtros LRGB da marca MEADE. Para cada objeto fotografado, foi obtida uma fotografia para cada canal de cor, com cada um desses filtros, com o mesmo tempo de exposição. As astrofotografias em cores foram obtidas através do alinhamento e empilhamento dos canais de cores no software RegiStax 5.1 2. RESULTADOS E DISCUSSÃO A atmosfera do planeta Vênus é constituída principalmente por carbono (96%), nitrogênio (3%), vestígios de dióxido de enxofre, vapor d'água, monóxido de carbono, argônio, hélio, neônio, cloreto de hidrogênio e fluoreto de hidrogênio. O planeta é coberto por espessas nuvens compostas por gotas de ácido sulfúrico, com atmosférica na superfície 92 vezes maior do que a pressão atmosférica ao nível do mar na Terra. Suas nuvens refletem cerca de 76% da luz solar que incide sobre ele. Por isso é o astro mais brilhante do céu, depois do Sol e da Lua. Vênus possui fases, como a Lua. Devido a sua alta luminosidade, as fotografias do planeta podem ser obtidas com curtos tempos de exposição e sem filtros para realce de contraste. A astrofotografia de Vênus, em sua fase nova, mostrada na Figura 1 (A), foi obtida no dia 13 de setembro de 2010 as 20:05 h, quando o planeta se localizada numa altitude de 11º20 a leste. A baixa altitude contribuiu para que a fotografia sofresse os efeitos da turbulência atmosférica, prejudicando a qualidade da imagem.
Saturno possui um pequeno período de rotação e grande período de translação. O dia em Saturno dura 10 horas e 39 minutos, e este planeta leva 29,5 anos terrestres para completar uma volta em torno do Sol. Os principais gases da sua atmosfera são hidrogênio (97%) e hélio (3%). Sua composição química também mostra a presença de vestígios de água, metano, amônia e "rochas". Os anéis de Saturno possuem baixa densidade e são compostos principalmente por gelo, desde partículas microscópicas a de dimensões de alguns metros, cada uma delas percorrendo uma órbita independente. Devido à sua composição, os anéis refletem grande quantidade da luz solar incidente e podem ser facilmente observados e fotografados. A Figura 1 (B) mostra a imagem de saturno obtida no dia 02 de agosto de 2010, as 20:00 h. Neste momento o planeta se situava a uma altitude de 20º40 leste, posição que favorece a influência da turbulência atmosférica e impede a aquisição de imagem de boa qualidade. (A) (B) Figura 2: Imagem dos planetas Vênus (A) e Saturno (B). Júpiter é o maior planeta do sistema solar. Os principais gases de sua atmosfera são Hidrogênio (82%) e Hélio (18%). Júpiter possui ainda traços de metano, água, vapor d'água, amônia e um núcleo rochoso. A atmosfera de Júpiter é composta por bandas latitudinais coloridas. A Figura 2 (A) mostra a astrofotografia do planeta Júpiter adquirida no dia 13 de setembro de 2010, as 21:30 h, numa altitude de 24º15 a oeste, em boas condições atmosféricas. Nesta data o planeta teve a maior aproximação com a Terra até o ano de 2022. As faixas escuras, chamadas zonas, possuem nuvens composta de derivados de
amônia. As faixas escuras, chamadas de cinturões, são compostas por nuvens de derivados de enxofre. (A) Figura 2: Astrofotografia do planeta Júpiter (A) e da Lua (B). (B) A Figura 2 (B) mostra uma das fotografias lunares obtidas no dia 13 de setembro de 2010, as 20:30 h, quando a Lua estava na fase nova. Na fotografia é possível observar a superfície altamente craterizada, devido ao impacto de asteróides. CONCLUSÕES A astrofotografia é uma ferramenta interessante para a divulgação da astronomia. Ao fotografar astros localizados a baixa altitude, tipicamente menores que 12º, a imagem está fortemente sujeita a influência da turbulência atmosférica, o que impossibilita a aquisição de imagens de boa qualidade. AGRADECIMENTOS Agradecemos à FAPEMIG, pela oferta da bolsa PIBIC Jr e ao IFMG campus Bambuí, pela infra-estrutura para o desenvolvimento deste trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Ridpath, Ian. Astronomia. 2ª Ed. Jorge Zahar Editor. 2007. 2. Registax V5.1. Disponível em < http://registax.astronomy.net/>. Acesso em 15 de maio de 2010. 3. Disponível em <http://www.on.br/site_edu_dist_2009/site/modulos/modulo_2/4- marte/superficie/superficie.html> Acesso em 12 de setembro de 2010.