Quando os astrônomos falam sobre um telescópio óptico, costumam mencionar o tamanho do seu espelho. Isso porque quanto maior o seu espelho, mais nítida pode ser a sua visão dos céus. É conhecido como poder de resolução e é devido a uma propriedade da luz conhecida como difração. Quando a luz passa através de uma abertura, como a abertura do telescópio, ela tenderá a se espalhar ou difratar. Quanto menor a abertura, mais a luz se espalha, tornando a sua imagem mais embaçada. É por isso que os telescópios maiores podem capturar uma imagem mais nítida do que os menores.
A difração não depende apenas do tamanho do seu telescópio, mas também do comprimento de onda da luz que você observa. Quanto maior o comprimento de onda, mais luz difrata para um determinado tamanho de abertura. O comprimento de onda da luz visível é muito pequeno, com menos de um milionésimo de metro. Mas a luz do rádio tem um comprimento de onda mil vezes maior. Se você deseja capturar imagens tão nítidas quanto as dos telescópios ópticos, precisa de um radiotelescópio mil vezes maior que o óptico. Felizmente, podemos construir radiotelescópios desse tamanho graças a uma técnica conhecida como interferometria.
Para construir um radiotelescópio de alta resolução, você não pode simplesmente construir uma enorme antena parabólica. Você precisaria de um prato com mais de 10 quilômetros de diâmetro. Até a maior antena parabólica, o telescópio FAST da China, tem apenas 500 metros de diâmetro. Portanto, em vez de construir um único prato grande, você constrói dezenas ou centenas de pratos menores que podem trabalhar juntos. É um pouco como usar apenas partes de um espelho grande e não a coisa toda. Se você fizesse isso com um telescópio óptico, sua imagem não seria tão brilhante, mas seria quase tão nítida.
Mas não é tão simples quanto construir muitas antenas parabólicas. Com um único telescópio, a luz de um objeto distante entra no telescópio e é focada pelo espelho ou lente em um detector. A luz que saiu do objeto ao mesmo tempo atinge o detector ao mesmo tempo, para que sua imagem esteja sincronizada. Quando você tem uma variedade de antenas de rádio, cada uma com seu próprio detector, a luz do seu objeto alcançará alguns detectores de antena mais cedo que outros. Se você apenas combinasse todos os seus dados, teria uma bagunça confusa. É aqui que entra a interferometria.
Cada antena em sua matriz observa o mesmo objeto e, assim, cada uma marca o tempo da observação com muita precisão. Dessa forma, você tem dezenas ou centenas de fluxos de dados, cada um com carimbos de data / hora exclusivos. Nos registros de data e hora, você pode colocar todos os dados novamente em sincronia. Se você sabe que o prato B recebe apenas 2 microssegundos após o prato A, você sabe que o sinal B deve ser deslocado para frente 2 microssegundos para estar sincronizado.
A matemática para isso fica realmente complicada. Para que a interferometria funcione, é necessário saber a diferença horária entre cada par de antenas. Para 5 pratos, são 15 pares. Mas o VLA tem 27 pratos ativos ou 351 pares. O ALMA possui 66 pratos, o que representa 2.145 pares. Não só isso, como a Terra gira, a direção do seu objeto muda em relação às antenas, o que significa que o tempo entre os sinais muda à medida que você faz observações. Você precisa acompanhar tudo isso para correlacionar os sinais. Isso é feito com um supercomputador especializado, conhecido como correlacionador. Ele foi projetado especificamente para fazer esse cálculo. É o correlacionador que permite que dezenas de antenas funcionem como um único telescópio.
Demorou décadas para refinar e melhorar a interferometria de rádio, mas tornou-se uma ferramenta comum para a radioastronomia. Desde a inauguração do VLA em 1980 até a primeira luz do ALMA em 2013, a interferometria nos deu imagens extraordinariamente de alta resolução. A técnica agora é tão poderosa que pode ser usada para conectar telescópios em todo o mundo.
Em 2009, os observatórios de rádio de todo o mundo concordaram em trabalhar juntos em um projeto ambicioso. Eles usaram a interferometria para combinar seus telescópios para criar um telescópio virtual do tamanho de um planeta. É conhecido como o Event Horizon Telescope e, em 2019, nos deu nossa primeira imagem de um buraco negro.
Com o trabalho em equipe e a interferometria, agora podemos estudar um dos objetos mais misteriosos e extremos do universo.
