Por que a astronomia moderna precisa de fotometria, não apenas de mais luz
Os filtros fotométricos do Observatório Vera Rubin são completos e mostram por que são indispensáveis para a astronomia.
Os astrônomos usaram este conjunto de imagens de cor única, mostradas ao redor da borda, para construir a imagem colorida (centro) de um anel de aglomerados de estrelas ao redor do núcleo da galáxia NGC 1512. filtros, uma imagem de cores ricas, com detalhes essenciais sobre temperatura, poeira e muito mais, pode ser produzida. (Crédito: NASA, ESA, Dan Maoz (Universidade de Tel-Aviv, Israel e Universidade de Columbia, EUA))
Principais conclusões- Quando voltamos nossos olhos para o céu, captamos todos os diferentes comprimentos de onda da luz simultaneamente.
- Aos nossos olhos, os vários cones respondem a cores diferentes, dando-nos uma miríade de informações de múltiplos comprimentos de onda.
- Nos telescópios, reproduzimos e estendemos essa ideia através do uso de filtros, revelando detalhes sobre o Universo que de outra forma seriam completamente invisíveis.
Em princípio, a astronomia é tão simples quanto possível: coletar toda a luz que chega.

Se tudo o que você faz é coletar luz do cosmos e visualizá-la, seja com fotografia ou visualizando com seus olhos, você terá apenas uma visão cumulativa de todos os comprimentos de onda combinados. Sem separar a luz por comprimento de onda, você perde informações vitais. (Crédito: NPS/M. Quinn)
Juntando toda a luz, indiscriminadamente, obtém-se médias em todos os comprimentos de onda.

Esta imagem de 1888 da Galáxia de Andrômeda, por Isaac Roberts, é a primeira fotografia astronômica já tirada de outra galáxia. Foi tirada sem nenhum filtro fotométrico e, portanto, toda a luz é somada. ( Crédito : Isaac Roberts)
este bolométrico abordagem apaga detalhes dependentes de cor.

Este conjunto de filtros fotométricos profissionais ajuda a garantir que apenas os comprimentos de onda relevantes entrem na ótica do telescópio, permitindo-nos separar um conjunto de comprimentos de onda de todos os outros. (Crédito: Travis Lange/SLAC National Accelerator Laboratory)
Em vez disso, um avanço fundamental é o desenvolvimento e aplicação de filtros fotométricos .

Uma série de filtros projetados para permitir apenas uma certa faixa de comprimento de onda de cada vez nos permite coletar e separar os sinais de luz de objetos no Universo em diferentes bandas. Ao compor os dados de diferentes bandas juntos, podemos construir imagens muito mais cientificamente informativas e esteticamente agradáveis do que de outra forma. Este é o filtro de banda r, pois apenas a luz vermelha é transmitida; todos os outros comprimentos de onda são refletidos. ( Crédito : T. Lange/SLAC National Accelerator Laboratory)
Quando a luz incidente entra, ela passa por um filtro.

Diferentes filtros fotométricos, que foram relativamente padronizados nos últimos 100 anos, são sensíveis a uma variedade de comprimentos de onda. Ao combinar os dados de várias bandas de comprimento de onda, uma imagem mais precisa e abrangente do que realmente existe pode ser montada. ( Crédito : Michael Richmond/RIT)
Apenas um específico estreito -para- Largo faixa de comprimentos de onda passa.

Esta imagem do Observatório de raios-X Chandra da NASA mostra a localização de diferentes elementos no remanescente de supernova Cassiopeia A, incluindo silício (vermelho), enxofre (amarelo), cálcio (verde) e ferro (roxo), bem como a sobreposição de todos esses elementos (topo). Cada um desses elementos produz raios X dentro de faixas estreitas de energia, permitindo que mapas de sua localização sejam criados uma vez que os filtros apropriados sejam aplicados. ( Crédito : NASA/CXC/SAO)
Uma variedade de filtros permite focar em uma faixa de comprimento de onda específica de cada vez.

Esta fotografia de um dos filtros LSST mostra como a luz é transmitida por trás do filtro em um conjunto de comprimentos de onda e também como a luz fora desses comprimentos de onda é refletida, permitindo-nos ver o técnico de montagem Frank Arredondo em primeiro plano. ( Crédito : LLNL/G. McLeod)
Cada objeto astronômico emite diferentes intensidades de luz em cada faixa de comprimento de onda.

A galáxia de Andrômeda, a grande galáxia mais próxima da Terra, exibe uma tremenda variedade de detalhes dependendo de qual comprimento de onda ou conjunto de comprimentos de onda de luz é vista. Até mesmo a visão óptica, no canto superior esquerdo, é uma composição de vários filtros diferentes. Mostrados juntos, eles revelam um incrível conjunto de fenômenos presentes nesta galáxia espiral. ( Crédito : infravermelho: ESA/Herschel/PACS/SPIRE/J. Fritz, U. Gent; Raio X: ESA/XMM-Newton/EPIC/W. Pietsch, MPE; óptico: R. Gendler)
O processo de construindo uma imagem colorida funciona de forma idêntica aos nossos olhos: com mistura aditiva .

Esta fotografia, de 1911, demonstra a técnica de mistura aditiva de cores aplicada à fotografia. Três filtros de cores, azul, amarelo e vermelho, foram aplicados ao assunto, produzindo as três fotografias à direita. Quando os dados dos três são somados nas proporções adequadas, uma imagem colorida é produzida. ( Crédito : Sergei Mikhailovich Prokudin-Gorskii)
Ao combinar pelo menos três respostas de comprimento de onda diferentes, é criada uma paleta ricamente variada.

O mesmo objeto, os Pilares da Criação na Nebulosa da Águia, pode ter detalhes muito diferentes revelados dependendo do comprimento de onda da luz usada. Aqui, as vistas de luz visível (L) e infravermelho próximo (R) são mostradas, ambas obtidas com o Telescópio Espacial Hubble e ambas com filtros múltiplos e independentes. ( Crédito : NASA, ESA/Hubble e Hubble Heritage Team)
A astronomia multicomprimento de onda agora se estende muito além dos limites ópticos.

Os engenheiros do LLNL Justin Wolfe e Simon Cohen seguram o filtro de banda u, que permite apenas a passagem de luz ultravioleta próxima. Como resultado, o filtro aparece como um espelho para os olhos humanos, pois não transmite nenhum comprimento de onda visível através dele. Se tivéssemos olhos sensíveis ao ultravioleta, no entanto, veríamos uma quantidade específica de luz transmitida através dele. ( Crédito : Frank Arredondo)
Comprimentos de onda mais longos significam temperaturas intrinsecamente mais vermelhas e mais frias.

Esta imagem mostra o aglomerado estelar aberto NGC 290, conforme fotografado pelo Hubble. Essas estrelas, fotografadas aqui, mostram uma variedade de cores porque estão em temperaturas diferentes e, portanto, as estrelas mais quentes emitem mais luz azul do que vermelha, enquanto as mais frias emitem mais luz vermelha do que azul. Cores diferentes só podem ser reveladas por imagens de estrelas em vários comprimentos de onda diferentes. ( Crédito : ESA & NASA; Agradecimentos: Davide de Martin (ESA / Hubble) e Edward W. Olszewski (Universidade do Arizona))
O gás interestelar e a poeira bloqueiam com mais eficiência a luz de comprimento de onda mais curto.

Vistas visíveis (esquerda) e infravermelha (direita) do glóbulo Bok rico em poeira, Barnard 68. A luz infravermelha não é bloqueada tanto, pois os grãos de poeira menores são muito pequenos para interagir com a luz de comprimento de onda longo. Em comprimentos de onda mais longos, mais do Universo além da poeira que bloqueia a luz pode ser revelada. ( Crédito : ISSO)
Enquanto isso, a expansão do Universo estende todos os comprimentos de onda igualmente.

Esta animação simplificada mostra como a luz muda para o vermelho e como as distâncias entre objetos não ligados mudam ao longo do tempo no Universo em expansão. Observe que os objetos começam mais perto do que a quantidade de tempo que a luz leva para viajar entre eles, a luz muda para o vermelho devido à expansão do espaço e as duas galáxias acabam muito mais distantes do que o caminho de viagem da luz feito pelo fóton trocado entre eles. ( Crédito : Rob Knop)
Uma variação em um único comprimento de onda pode significar uma importante mudança cósmica.

Esta fotografia mostra todos os seis filtros fotométricos, pré-instalados, projetados para a câmera LSST no Observatório Vera Rubin. Eles abrangem a gama de comprimentos de onda do ultravioleta através do óptico e no infravermelho. (Crédito: Travis Lange/SLAC National Accelerator Laboratory)
Observatório Vera Rubin conduzirá nossa pesquisa rápida e de grande área mais sensível de todos os tempos.

A câmera LSST, projetada para o Observatório Vera Rubin, é sem dúvida o sistema fotométrico mais avançado já construído, capaz de revelar detalhes mutáveis e variados sobre o Universo que até agora eram indescritíveis. ( Crédito : Chris Smith/SLAC National Accelerator Laboratory/NSF/DOE/Observatório Rubin/AURA)
Os filtros fotométricos permitem sensibilidade específica do comprimento de onda mudar.

O engenheiro óptico do LLNL, Justin Wolfe, inspeciona o alinhamento do dispositivo óptico e do elevador de um dos seis filtros ópticos para o Observatório Vera C. Rubin que foram examinados no edifício de montagem óptica do LLNL National Ignition Facility. ( Crédito : Gerry McLeod)
Visualizações dependentes do comprimento de onda são essenciais para monitorar como os objetos — e ambientes — mudam.

Estas quatro imagens mostram Betelgeuse no infravermelho, todas obtidas com o instrumento SPHERE no Very Large Telescope do ESO. Com base no desmaio observado em detalhes, podemos reconstruir que um arroto de poeira causou o escurecimento. Embora a variabilidade permaneça maior do que era anteriormente, Betelgeuse retornou ao seu brilho original do início de 2019 e anterior. ( Crédito : ESO / M. Montarges et al.)
Principalmente Mute Monday conta uma história astronômica em imagens, recursos visuais e não mais de 200 palavras. Fale menos; sorria mais.
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