POR QUE AS ESTRELAS DO JAMES WEBB TÊM 8 PONTAS?

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Porque as estrelas brilhantes fotografadas pelo telescópio Espacial James Webb apresentam esse aspecto com 8 pontas? Quando foram divulgadas as primeiras imagens do telescópio, muitas pessoas chegaram a supor que seria um efeito de pós produção para deixar a imagem com um certo charme, mas na verdade não. Isto acontece devido a um fenômeno óptico chamado difração é isso que você vai entender a partir de agora, eu sou Mário Fontana Astrônomo amador e este é o canal Nerd aos 50, seja muito bem vindo!

Estas pontas que aparecem nas estrelas mais brilhantes são chamadas Spikes de difração ou padrão de difração, esse fenômeno é causado pela sustentação do espelho secundário, e isso acontece com maior ou menor intensidade inclusive em telescópios pequenos como por exemplo em refletores newtonianos que possuem 2 espelhos, o espelho principal responsável pela captação de luz e parte da ampliação da imagem e o secundário que nos casos do newtoniano está localizado em uma região que permite desviar o foco da imagem formada pelo espelho principal para a ocular. Acontece que este espelho secundário pode ser fixado de diversas formas, a peça que fixa este espelho é chamada de aranha e ele pode conter apenas uma haste de fixação, duas, três ou até quatro hastes, para cada uma destas opções o padrão de difração será diferente e o impacto na imagem final se apresentará de forma diferente.

Falando de telescópios espaciais temos a mesma questão, em primeiro lugar vamos comparar a imagem de uma estrela feita pelo telescópio espacial Hubble e pelo James Webb, notem que a estrela captada pelo Hubble apresenta apenas 4 pontas porque a peça que sustenta o espelho secundário do Hubble possui 4 hastes, já no James Webb o espelho secundário é suportado apenas por 3 hastes mas no caso dele o fato de seu espelho primário apresentar um formato final hexagonal, que somado ao formato da aranha do espelho, apresenta um padrão de difração final, com imagens de estrelas que apresentam estas 8 pontas.

Para entender o quanto o formato do espelho influencia no padrão de difração, veja este exemplo, um espelho tomado por um único bloco de vidro circular, uma estrela captada por ele apresentaria padrões de difração redondos e concêntricos, caso este espelho fosse quadrado o padrão de difração que existiria no formato da estrela seria este aspecto de 4 pontas, e se fosse um espelho hexagonal a estrela exibida iria apresentar um padrão de 6 pontas.

Se a aranha, possui duas hastes, a imagem final da apresentaria um padrão de difração com 2 pontas, com 4 hastes 4 pontas, e 3 hastes 6 pontas.

Agora vamos somar os 2 fatores o do espelho Hexagonal que apresenta 6 pontas com a aranha que apresenta outras 6 pontas…veja que legal pessoal, como algumas das pontas coincidem, 4 na verdade, a imagem final da estrela no Webb aparece com 8 pontas.

O fenômeno ótico chamado difração, ela é uma capacidade das ondas de contornar obstáculos, quando uma onda que se propaga de maneira retilínea como uma onda luminosa por exemplo passa por uma abertura ou pelas bordas de um obstáculo ela alteram sua direção de propagação, veja neste exemplo quando ondas produzidas na água passam por uma abertura elas alteram o seu sentido de propagação. O fenômeno é mais perceptível quando as dimensões do obstáculo ou da fenda que difrata a onda são menores ou iguais ao comprimento de onda das oscilações. O avanço no estudo deste fenômeno permitiu descobrir que não apenas o tamanho do obstáculo ou da abertura têm influência na forma final da onda difratada, mas também a geometria tem uma influência significativa nestes padrões como vimos acima no caso dos espelhos primários dos telescópios espaciais.

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