Como Funciona um Telescópio?

Para decidir qual o tipo de telescópio mais adequado para você, primeiro é necessário entender o funcionamento básico de um telescópio. 

Se você estiver mais interessado em observar os detalhes dos planetas do sistema solar e da Lua, existe um tipo de telescópio ideal para você. Já se está mais interessado em observar os denominados Objetos de Céu Profundo (galáxias, nebulosas, aglomerados, entre outros), precisa investir seu dinheiro em um telescópio mais adequado para este fim.

Distância focal (f)

A distância focal, junto da abertura, são as propriedades mais importantes de um telescópio. A distância focal define, basicamente, o poder de aumento do telescópio (assim como o zoom de uma câmera fotográfica), bem como o campo de visão disponível.

Abertura (D)

A abertura é o coração do telescópio, pois representa a largura da extremidade que ficará apontada para as estrelas, ou seja, é o que determina o quanto de luz entrará no equipamento.

Faça o teste: vá para fora de casa e olhe para o céu. Você perceberá que depois de alguns minutos você conseguirá observar cada vez mais estrelas. Isto acontece porque o seu olho foi se acostumando com a baixa claridade e a pupila ficou mais dilatada, aumentando seu diâmetro e permitindo que mais luz entrasse no seu olho.

Lembre-se que a quantidade de luz que entra no seu olho ou em qualquer outro instrumento óptico é proporcional ao quadrado do diâmetro, o que significa que pequenas variações no diâmetro resultam em diferenças absurdas na qualidade da observação.

Agora imagine que sua pupila (que na máxima dilatação possui um diâmetro aproximado de 0,8 cm), conseguisse se dilatar a um diâmetro de 15cm ou mais.

Este é o poder que um bom telescópio te dará e esta é a sua principal função: coletar luz.

Quanto maior a abertura do telescópio, mais luz você conseguirá coletar e mais detalhes de um objeto celeste você conseguirá detectar, portanto a primeira dica é: depois que você escolher o tipo de telescópio mais adequado para você, compre aquele com o maior diâmetro (abertura) que seu bolso conseguir pagar!

Razão focal (f/#)

A razão focal é obtida dividindo-se a distância focal f pelo diâmetro D. Este valor é normalmente representado como “f/razão focal” quando você vai comprar um telescópio, por exemplo: telescópios com f/8, f/10 e f/15 possuem razões focais de valor 8, 10 e 15, respectivamente.

Para entender o significado deste número, precisamos primeiro entender as diferenças entre os diferentes tipos de telescópios disponíveis no mercado. Então vamos lá!

Tipos de telescópios

Telescópio Refrator

Em resumo, o que é um telescópio refrator?

Telescópios refratores possuem um sistema óptico de melhor qualidade e com pouca ou nenhuma necessidade de manutenção, mas são mais caros, pesados e delicados. 

O sistema óptico dos telescópios refratores é constituído de um conjunto de lentes que coleta e focaliza a luz  (utilizando a refração, fenômeno característico das lentes) até a ocular, onde é observada pelo seu olho.

Graças à estabilidade característica deste tipo de telescópio, ele é ideal para observar detalhes da superfície da Lua e dos planetas.

Além disso, é recomendado para astrofotografia e em medições com foco em precisão (fotometria e espectroscopia). No entanto, por possuir uma abertura relativamente pequena, possui maior dificuldade de detectar, com nitidez, nebulosas, aglomerados e galáxias menos luminosas.

Vantagens de um Telescópio Refrator

A grande vantagem deste tipo de telescópio encontra-se no fato do tubo que contém o conjunto de lentes ser selado, ou seja, as lentes internas não possuem qualquer contato com o exterior. Isto traz:

1. Melhor qualidade da imagem, pois as lentes não ficam expostas à correntes de ar que carregam partículas que prejudicam a observação;
2. Estabilidade à imagem, já que não existem diferenças de densidade e temperatura significativa entre cada lente (muito indicado para astrofotografia e medições mais precisas);
3. Maior resistência e mínima ou nenhuma necessidade de manutenção, visto que as lentes estão protegidas de impurezas.

Desvantagens de um Telescópio Refrator

A aberração cromática é um problema muito recorrente quanto tratamos de lentes.

Esta aberração não está associada à qualidade da lente, mas é uma propriedade intrínseca das mesmas: a luz branca, ao passar pela lente, é decomposta no espectro de cores que a constitui (procure lembrar da famosa capa do álbum Dark Side of the Moon da banda Pink Floyd). Essas diferentes cores se interceptam em diferentes regiões do eixo óptico do telescópio, deformando a imagem resultante.

Mas acalme-se: este problema já foi solucionado há muito tempo! A maioria dos telescópios atuais conta com um sistema de lentes de diferentes formatos e densidades que reduzem drasticamente o efeito desta aberração.

No entanto, isto leva a outro problema: lentes são instrumentos muito delicados e difíceis de lidar, pois elas precisam ter densidade uniforme, não podem ter qualquer imperfeição em toda a sua constituição (diferentemente do espelho que é apenas uma superfície refletora) e precisam ter a curvatura perfeita em ambos os lados.

Tudo isto leva a um custo elevado na produção das lentes e, por consequência, no preço final dos telescópios, de forma que boas objetivas de telescópios refratores são de 4 a 10 vezes mais caras que o equivalente espelho refletor. Finalmente, são telescópios grandes, pesados e delicados, de forma que transportá-los para noites de acampamento pode ser uma tarefa complicada, exaustiva e perigosa para o equipamento.

Telescópio Refletor

Mas afinal, o que é um telescópio refletor?

Telescópios refletores são os mais baratos dentre os três tipos e são indicados, principalmente, para Objetos do Céu Profundo. No entanto, necessita de manutenção recorrente.

Este tipo de telescópio possui um sistema óptico constituído por espelhos curvos e planos. A luz coletada pelo espelho primário é refletida diversas vezes (variando conforme cada modelo) nos demais espelhos até cair na ocular e ser observado pelo seu olho.

É o tipo de telescópio ideal para observação dos Objetos de Céu Profundo, ou seja, aglomerados, nebulosas, galáxias, entre outros. Isto porque é muito mais fácil e mais barato construir um telescópio com uma grande abertura utilizando espelhos do que lentes, desta forma mais luz é coletada e objetos menos luminosos são mais facilmente detectados.

Vantagens de um Telescópio Refletor

Visto que moldar e polir superfícies refletoras é algo bem mais prático e menos custoso que construir lentes de mesmo diâmetro, a abertura de um telescópio refletor é muito maior que a de um telescópio refrator de mesmo preço. Desta forma, mais luz é coletada e objetos menos luminosos são mais facilmente detectados. Portanto, este é o tipo de telescópio mais barato entre os três. Além disso, por não possuir lentes, telescópios refletores não possuem aberração cromática.

Desvantagens de um Telescópio Refletor

Com exceção de telescópios mais caros (que contam com mecanismos de correção) a maioria dos telescópios refletores possuem a denominada aberração esférica, outro fenômeno característico da própria natureza do instrumento óptico.

Desta vez, a reflexão da luz próxima ao eixo óptico do espelho é levemente diferente da reflexão gerada pelas extremidades do espelho. Isso resulta em uma focalização imperfeita, formando a aberração. Outra grande desvantagem deste tipo de telescópio é o tubo dele ser aberto, ou seja, os espelhos ficam expostos ao ambiente.

Isto é importante para uma climatização mais rápida dos espelhos, mas traz como consequência o acúmulo de poeira, umidade e outras impurezas nas superfícies refletoras, nas quais prejudicam a qualidade da imagem final. Desta forma, este tipo de telescópio necessita de manutenção recorrente e um maior cuidado com seu armazenamento.

A manutenção é simples, mas é inevitável que o espelho fique mais suscetível a acidentes, além de ser um processo possivelmente tedioso.

Finalmente, é um telescópio mais prático que o refrator se o interesse é transportá-lo para suas aventuras, mas ainda é muito grande comparado com os catadióptricos.

Telescópio Catadióptrico

O que é um Telescópio Catadióptrico?

O telescópio catadióptrico é muito mais prático e tem um preço razoável, mas uma relativa diminuição na qualidade de sua imagem em relação aos outros dois tipos.

O telescópio catadióptrico, misto, composto ou Schmidt-Cassegrain (nome do modelo mais popular deste tipo de telescópio), tem seu sistema óptico formado por um conjunto de lentes E espelhos.

A principal função desta configuração é aumentar, de forma inteligente, o caminho óptico da luz (ou seja, a extensão que a luz percorre ao incidir no espelho primário até cair na ocular, aumentando a distância focal), trazendo como principal consequência um tubo mais compacto.

Vantagens de um Telescópio Catadióptrico

A principal vantagem que um tubo mais compacto traz para um telescópio é a praticidade, e isto não se resume apenas a transportá-lo mais facilmente por aí: telescópios mais compactos normalmente são mais adequados para montagens computadorizadas, o que é essencial para uma observação mais confortável (por não ser necessário alterar o apontamento do telescópio a cada minuto) e, principalmente, para astrofotografia. Novamente, a grande abertura característica deste tipo de telescópio permite uma melhor observação de Objetos do Céu Profundo, bem como de detalhes da Lua e dos planetas do Sistema Solar.

Desvantagens de um Telescópio Catadióptrico

Essa praticidade toda, infelizmente, está acompanhada de uma potencial diminuição na qualidade da imagem final dentre os três tipos de telescópio. Além disso, sua configuração encarece o produto, tornando-o mais barato que um telescópio refrator mas mais caro que um refletor do mesmo porte. 

Vale ressaltar que estes são os três tipos de telescópios referentes à constituição do sistema óptico. Cada um deles conta com diversos modelos com configurações específicas que podem trazer vantagens ou desvantagens para você, de acordo com o seu interesse.

Ao estudarmos o funcionamento de grandes telescópios profissionais (popularmente conhecidos como super-telescópios) utilizados pela comunidade astronômica para fins acadêmicos, nos deparamos com sistemas ópticos muito mais sofisticados, tecnologia de ponta e diversos outros equipamentos que auxiliam na correção de imperfeições ou em medições extremamente precisas.

Notas sobre a razão focal: 

Agora que entendemos o funcionamento e as consequências de cada tipo de telescópio, fica mais fácil compreender o significado do valor da anteriormente citada razão focal de um telescópio:

• Uma razão focal de f/10 ou maior é ideal para observação de objetos muito luminosos, como a Lua e os planetas;
• Uma razão focal de f/6 ou menor é ideal para observação de objetos mais tênues, como aglomerados estelares, nebulosas e galáxias; 
• Razões focais entre f/8 e f/15 são encontradas em telescópios típicos, indicados para uma exploração mais abrangente do céu por compreender todo tipo de objeto celeste. Se você está considerando comprar seu primeiro telescópio, procure por razões focais dentro deste intervalo.

Montagens dos Telescópios

A montagem é a denominação para a estrutura que apoia o telescópio durante a observação.

Ela pode ser um tripé móvel, uma estrutura fixa firmemente presa ao chão, dentre outros. Uma montagem pode ser manual ou computadorizada e este detalhe é na muito importante para uma observação de qualidade e essencial para determinados tipos de observação.

De nada adianta comprar o melhor telescópio que seu bolso permitir e não se preocupar com a montagem, pois seu objetivo pode ser completamente frustrado se você não comprar um telescópio adequado ao tipo de observação almejado (ou pior: se sua montagem não for compatível com seu telescópio, poderá inclusive estar colocando em risco a integridade física do seu equipamento).

A maioria dos telescópios que são vendidos comercialmente já acompanham uma montagem compatível, de forma que a maioria dos compradores de primeira viagem não se preocupam muito com este detalhe, mas é essencial saber diferenciar os dois principais tipos de montagem: altazimutal (ou horizontal) e a equatorial.

É a escolha de um destes sistemas que vai determinar o tipo e as técnicas de observação que você poderá realizar. 

Montagem Azimutal, altazimutal ou horizontal (AZ)

Esta montagem é a mais adequada para entusiastas da astronomia que estão comprando seu primeiro telescópio. Ambos os sistemas (altazimutal e equatorial) são baseados em duas coordenadas.

As coordenadas desse primeiro tipo de montagem são bem simples de compreender: a primeira é denominada azimute, que é o ângulo que o objeto celeste encontra-se em relação ao Norte e é o mesmo ângulo que verificamos ao utilizar uma bússola; a segunda coordenada é denominada altura que é, justamente, o ângulo em que o objeto celeste encontra-se a partir do horizonte.

Poderíamos, portanto, dizer que este tipo de montagem aponta “para a esquerda/direita” e “para cima/baixo”.

Vantagens da Montagem Azimutal

É de fácil compreensão e, por isso, é escolhido pela maioria dos observadores de primeira viagem. Com um apontamento mais intuitivo, é mais fácil apontar manualmente para a Lua, estrelas, planetas, entre outros objetos celestes. Se a dificuldade é encontrar facilmente por objetos menos luminosos, os modelos computadorizados podem resolver este problema.

Outra grande vantagem é que você não precisará de nenhuma fonte de alimentação para realizar suas observações, o que é muito importante de se considerar em acampamentos e excursões. Isto porque a montagem azimutal é fácil de ser utilizada e, indiferentemente de sua montagem ser ou não computadorizada, você pode alterar o apontamento do telescópio manualmente.

Desvantagens da Montagem Azimutal

Este sistema tem duas principais desvantagens. A primeira é que a rotação da Terra se dá por um sistema de coordenadas distinto (equatorial) e, portanto, a montagem (mesmo que computadorizada) não acompanhará o movimento da Terra.

Ao olharmos para o céu a olho nú não percebemos o movimento das estrelas, no entanto, utilizando um telescópio, percebemos claramente este movimento em objetos muito pequenos ou mais próximos (como a Lua), de forma que precisamos corrigir o apontamento num período de poucos minutos (por vezes até segundos).

Outra consequência desta desvantagem é a impossibilidade de realizar astrofotografias ou medições com um tempo de exposição maior que, por exemplo, 10 segundos (astrofotografias comuns normalmente são obtidos em tempos de exposição da ordem de minutos até várias horas).

A segunda desvantagem é a dificuldade de se encontrar o objeto de interesse se ele for invisível a olho nu: apontar para um objeto muito pequeno pode ser uma tarefa mais complicada do que parece e, por vezes, frustrante. Isto pode ser corrigido por meio de uma montagem computadorizada (onde você insere as coordenadas no computador e o telescópio é apontado automaticamente), no entanto isto encarece a montagem.

Montagem Equatorial (EQ)

É o tipo de montagem mais adequado para astrofotografias e observações de média a longa duração (da ordem de minutos a horas). No entanto, devido a sua complexidade, é mais indicado para entusiastas mais experientes nas técnicas de observação. Suas coordenadas são: ascensão reta e declinação. 

Vantagens da Montagem Equatorial

O sistema de coordenadas deste tipo de montagem é baseado na rotação da Terra. Isto garante uma observação mais confortável do objeto de interesse, visto que os motores que normalmente acompanham esta montagem rotacionam o telescópio em sincronia com a rotação da Terra. Deste modo, ao apontar para uma estrela, ela não sairá do campo da ocular, de forma que ela permanecerá estática durante toda a observação.

Outra consequência disso é a possibilidade da realização de astrofotografias e outras medições (fotometria e espectroscopia), visto que sem esse mecanismo o objeto de interesse certamente aparecerá deformado na fotografia devido ao seu movimento aparente no céu.

Desvantagens da Montagem Equatorial

Logicamente, a principal desvantagem deste sistema é a sua complexidade. Astrônomos amadores não experientes podem frustrar-se ao utilizar este sistema pela dificuldade ao encontrar os objetos de interesse.

Para resolver este problema, novamente, é comum a utilização de softwares que automatizam o apontamento do telescópio, só que tanto a complexidade quanto esta solução encarecem a montagem.

Oculares

Ao fazer uma observação astronômica, você coloca seu olho em uma ocular para ver o resultado da luz que entrou no telescópio e passou por todo o sistema óptico.

Ela é a parte final do sistema óptico do telescópio e, em geral, a única parte do que pode ser facilmente alterada sem qualquer conhecimento técnico. Desta forma, utilizando diferentes tipos de oculares, você pode: aumentar seu campo de visão para, por exemplo, observar inteiramente a Lua (que possui diâmetro angular muito grande no céu) ou aumentar a magnificação do seu telescópio em conjunto com uma lente Barlow (um outro acessório que auxilia na magnificação).

Portanto, muitos astrônomos possuem uma coleção de oculares, cada uma mais adequada para um tipo de objeto celeste e um tipo de observação. Ao comprar um telescópio, normalmente você receberá uma ou duas oculares para usufruir em suas observações para, depois, comprar outros modelos do seu interesse.

Os modelos mais conhecidos de oculares o Super (Huygens) e a Plössl. As Huygens são baratas, possuem um campo visual menor e são encontrados em telescópios de menor qualidade.

Já a Plössl possui uma qualidade óptica muito superior e, por isso, costumam ser mais caros.

CCDs

As CCDs, do inglês Charge-coupled device é o coração de qualquer câmera fotográfica digital. Ele consiste, basicamente, de um circuito que faz o registro da luz que incide sobre o sistema óptico, transformando os fótons de luz em elétrons que, por fim, se transformam em imagens. Na astronomia, o uso de CCDs é a base da astrofotografia.

Para você utilizar uma CCD é muito simples: você irá desacoplar sua ocular e colocará, no lugar, sua CCD. Normalmente estes aparelhos são conectados por um cabo USB em um computador que faz o registro da imagem.

Muitos dos softwares que acompanham as montagens computadorizadas possuem integração com diversos modelos de CCDs que podem ser comprados no mercado.

Opinião do Autor

Considerando que você é um entusiasta em astronomia que guardou um dinheirinho e está pesquisando muito para escolher seu primeiro telescópio, vou direto ao ponto: a minha opinião é que você compre um telescópio do tipo catadióptrico (preferêncialmente) ou refletor com montagem equatorial motorizada com a maior abertura que seu dinheiro conseguir pagar.

É importante também prestar muita atenção nas marcas dos telescópios, mas falarei disso na próxima sessão. 

Explico: mesmo que o telescópio catadióptrico tenha uma qualidade óptica inferior aos refratores e refletores, ele não deixa nada a desejar.

Com ele, você poderá observar os objetos mais brilhantes no quintal de sua casa, no meio da cidade, e transportá-lo com relativa facilidade (considerando a principal vantagem dos catadióptricos: a praticidade) para a casa de campo ou acampamentos, o que expandirá muito a quantidade de objetos celestes observáveis. Telescópios catadióptricos não são comumente encontrados em todas as lojas de astronomia e é comum encontrar telescópios com espelhos E lentes que são categorizados como refletores.

Portanto, neste caso, opte por um refletor (novamente, priorizando a praticidade).

Quanto a montagem: a despeito da complexidade que o sistema equatorial traz à observação, acredito que algumas horas de estudo em vídeos no youtube e blogs de astronomia e algumas noites de prática serão suficientes para compensar a infinidade de vantagens que este sistema pode trazer.

Apontar para esquerda/direita e para cima/baixo (sistema azimutal, na qual estou contra-indicando) pode ser interessante, mas torna-se tedioso quando você precisa repetir este procedimento dezenas de vezes durante a noite para compensar o movimento relativo das estrelas (ocasionado pela rotação da Terra).

Investir em uma montagem motorizada pode solucionar a dificuldade em encontrar o objeto de interesse (utilizando um software) e garantirá uma experiência observacional muito mais confortável e gratificante. Neste caso, é válido lembrar que você sempre precisará de uma fonte de energia próxima, tanto para alimentar o telescópio como o seu notebook. Por fim, com o tempo, você pode começar a pensar em investir um dinheiro em CCDs, que são as “câmeras fotográficas” dos telescópios.

Desta forma, você poderá a começar a explorar o mundo da astrofotografia (que é viável somente por meio da montagem equatorial), rendendo fotos incríveis do cosmos que serão dignas para postar nas suas redes sociais, incentivando amigos e familiares a participar de suas noites de observação (tornando seu telescópio um instrumento ativo, evitando que vire um mero – e caro – acumulador de poeira).

Ainda sobre receber visitantes para sua observação: na montagem azimutal, onde o objeto celeste não está fixo na ocular e tende a sair do campo de visão em poucos minutos, é muito comum que o visitante procure ajustar o telescópio mexendo na sua ocular ou mesmo no apontamento do telescópio. Se este ajuste não for feito com devido cuidado isto pode comprometer tanto a observação quanto a integridade do telescópio.

A montagem equatorial computadorizada, portanto, resolverá este possível problema. 

Finalmente, como dito anteriormente, quanto maior a abertura, mais luz seu telescópio coletará e mais detalhes da superfície da Lua e dos planetas, bem como uma maior quantidade de Objetos do Céu Profundo serão detectados.

Finalmente, algumas observações relevantes:

• Se você deseja focar suas observações em estrelas, planetas e nos detalhes da Lua, compre um telescópio refrator.
• Se você deseja focar suas observações em Objetos do Céu Profundo, como aglomerados abertos e fechados, nebulosas e galáxias, compre um telescópio refletor.
• Um telescópio pequeno normalmente se refere a modelos com abertura de até 60mm de diâmetro.
• Um telescópio médio seria classificado entre 70mm a 80mm.
• Um telescópio médio-grande geralmente significa que o telescópio possui entre 102mm a 114mm de diâmetro em sua abertura.
• Um telescópio grande é geralmente classificado de 150mm e além.

Quais os Melhores e Mais Recomendados Telescópios?

Após decidir qual o tipo de telescópio mais adequado para o seu interesse, precisamos ainda conhecer brevemente sobre as marcas mais reconhecidas pela comunidade astronômica.

Quando o assunto é telescópio, a marca desempenha um papel fundamental na escolha do seu equipamento, pois estamos lidando com: a fabricação de lentes puras, homogêneas e com curvas extremamente bem definidas; espelhos perfeitamente polidos; calibrações milimétricas; vedação do tubo; resistência das engrenagens; qualidade da ocular… um pequeno detalhe ruim em um telescópio pode comprometer toda a experiência observacional e, portanto, apenas marcas com credibilidade podem garantir isso ao consumidor.

Melhores Marcas de Telescópios

As marcas mais reconhecidas no mercado brasileiro são:

1. Meade
2. Celestron
3. Orion
4. SkyWatcher
5. Takahashi
6. Vixen
7. Questar
8. Tele Vue.

Algumas destas marcas são raramente encontradas no Brasil, mas as 4 primeiras são bem comuns, de ótima qualidade e possuem preços mais acessíveis. 

Autor sobre a matéria: Vitor Bootz – Graduado no curso de Física: Astrofísica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Atuou como extensionista em observações astronômicas públicas e etnoastronomia. Atualmente, é pesquisador CNPq/FAPERGS na área de astronomia extragaláctica, além de um escoteiro apaixonado pela natureza e pelo céu noturno.

Pesquisas por Fernanda Pires – Pesquisadora em Astronomia – Pesquisadora de Campo