III Semana de Ciência e Tecnologia IFMG - campus Bambuí
III Jornada Científica
19 a 23 de Outubro de 2010
Astrofotografia do sistema solar
Jéssica de SOUZA ALVES1; Mayler MARTINS2
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.
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INTRODUÇÃO
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.
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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 5.12.
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.
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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
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amônia. As faixas escuras, chamadas de cinturões, são compostas por nuvens de
derivados de enxofre.
(A)
(B)
Figura 2: Astrofotografia do planeta Júpiter (A) e da Lua (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_2/4marte/superficie/superficie.html> Acesso em 12 de setembro de 2010.