Por que astrônomos fabricam estrelas falsas com lasers gigantes?

Se, por acaso, você estiver passeando pelo deserto chileno do Atacama no meio da noite, poderá encontrar uma cena extraordinária: enormes lasers atravessando o céu noturno.

Observando a uma certa distância, você irá notar que eles emergem de uma estrutura no topo de uma montanha que parece ter saído de um filme de ficção científica, como se fosse o covil de um gênio do mal.

E, olhando mais de perto, você irá descobrir que a fonte, na verdade, é um telescópio particularmente grande, composto de diversas construções. É dentro delas que as equipes de astrônomos do turno da noite posicionam os lasers para criar uma "estrela artificial" nos confins da atmosfera terrestre.

Se você tivesse passado por ali em uma noite específica, poderia ter flagrado os astrônomos disparando, pela primeira vez, quatro lasers de estruturas separadas no topo da montanha ao mesmo tempo.

Estamos falando do Telescópio Muito Grande (VLT, na sigla em inglês) de Paranal, no Chile. A BBC visitou recentemente suas instalações, operadas pelo Observatório Europeu do Sul (OES).

No final de 2025, os engenheiros concluíram a instalação do último dentre uma série de poderosos lasers que irão ajudar os astrônomos a observar atentamente o cosmos com maior fidelidade.

Agora, são ao todo sete lasers. Mas por que os telescópios precisam deles, para início de conversa?

A ideia de utilizar lasers na astronomia remonta aos tempos da Guerra Fria (1947-1991).

Na época, as Forças Armadas americanas desenvolveram tecnologia para rastrear os satélites da antiga União Soviética (1922-1991). E, em dado momento, os astrônomos perceberam que técnicas similares ajudariam a melhorar suas observações em terra. Por quê?

Os telescópios na superfície da Terra enfrentam uma barreira adicional, em relação aos telescópios espaciais: a atmosfera.

Os gases que rodeiam o nosso planeta distorcem a luz das estrelas antes que elas cheguem ao espelho dos telescópios em terra. E as condições atmosféricas também estão em constante mutação.

"A nossa atmosfera nos protege, o que é fantástico. Mas, para os astrônomos, é horrível, pois a atmosfera basicamente prejudica a nitidez da luz proveniente das estrelas e galáxias", explica a astrônoma Amelia Bayo, cientista de projetos do OES que orienta como obter o máximo desempenho dos instrumentos do VLT.

"Se você não compensar a atmosfera, sua estrela ficará pulando em diferentes lugares do seu detector e você acabará com uma imagem borrada."

Para solucionar este problema, os astrônomos aplicam uma técnica conhecida como "óptica adaptativa".

"A implementação é difícil, mas a ideia é supersimples", prossegue Bayo.

Depois que a luz distorcida atinge o espelho principal do telescópio, ela é refletida para outro espelho menor, que pode deformá-la para essencialmente adequar e corrigir a distorção atmosférica.

No VLT, um desses espelhos adaptativos contém materiais piezoelétricos, ou seja, que podem gerar cargas elétricas. Eles podem alterar sua forma em "velocidades alucinantes", segundo a astrônoma.

E o espelho também é suspenso dentro de um campo magnético. "É estupidamente interessante. Ele, basicamente, está flutuando", descreve ela.

Mas, para que a óptica adaptativa funcione, os astrônomos precisam usar uma estrela como ponto de referência, um ponto fixo no céu. E, basicamente, ela precisa ser brilhante. Por quê?

"Imagine que você esteja ouvindo uma canção e deseje identificar a melodia", exemplifica Bayo.

"Se o volume for baixo, se houver muito ruído ou se você ouvir apenas os tons altos ou baixos, talvez não consiga dizer qual é aquela canção."

O mesmo acontece com as estrelas. Uma estrela brilhante fornece mais informações para ajudar a corrigir a distorção atmosférica.

Às vezes, é possível usar estrelas naturais. Mas, para observar partes do céu sem estrelas com o brilho adequado, os astrônomos recorrem aos lasers.

O disparo de lasers na direção de observação excita uma camada rica em sódio na atmosfera, a cerca de 90 km acima do solo. Esses átomos de sódio emitirão fótons que podem ser captados pelos espelhos do telescópio. Resumidamente, eles formam uma estrela artificial.

"Nossa atmosfera é rica em sódio", explica Bayo. "Ela oferece uma lona onde podemos colocar a estrela onde quisermos."

Os lasers instalados no VLT usam tecnologia de ponta.

Bayo relembra que era difícil calibrar os equipamentos da geração anterior. Eles exigiam corantes líquidos tóxicos e dias de trabalho de engenharia para garantir sua estabilidade.

"Antes, quase parecia que você estava segurando uma caneta laser com a mão trêmula. Agora, você tem um aparelho perfeitamente estável que lança um raio muito mais poderoso."

Atualmente, os astrônomos simplesmente pressionam um botão para lançar o laser, que permanece fixo no lugar por toda a noite.

Após as atualizações em 2016, um dos quatro telescópios de 8,2 metros de comprimento do VLT (chamado Yepun) ganhou a capacidade de disparar quatro lasers simultaneamente. Isso permite aos astrônomos corrigir distúrbios atmosféricos em um campo de visão maior.

Cada laser fornece 22 Watts de potência, o que corresponde a cerca de 4 mil vezes a potência máxima de uma caneta laser, em um feixe com 30 cm de diâmetro.

Agora, os quatro telescópios principais do VLT (Antu, Kueyen, Melipal e Yepun) também podem combinar forças para disparar lasers ao mesmo tempo.

Como se fossem Power Rangers astronômicos, eles se reúnem em um único telescópio "virtual" gigante, com um campo de visão maior.

Trabalhando em conjunto, os quatro grandes espelhos de cada um dos telescópios podem capturar detalhes muitas vezes mais precisos do que um dispositivo isolado.

O VLT foi responsável por algumas das descobertas astronômicas mais importantes do século 21, como a primeira imagem de um exoplaneta (ou seja, fora do nosso Sistema Solar) e as posições de estrelas individuais que se movem em torno do imenso buraco negro localizado no centro da Via Láctea.

Surge uma última questão: o que acontece se um avião passar por cima do observatório? Afinal, até as menores canetas laser apresentam risco de ofuscar a visão dos pilotos.

"É claro que os aviões podem passar sobre o observatório, mas temos um mecanismo de segurança", segundo a astrônoma Itziar de Gregorio-Monsalvo, representante do OES no Chile. "Se os aviões cruzarem o espaço aéreo perto do nosso local de observação, os lasers são desligados automaticamente."

Por isso, se você quiser ver um grande telescópio disparando lasers muito grandes no Atacama, provavelmente precisará se aproximar por terra.

Você poderá, então, observar uma cena raramente encontrada no dia a dia: um telescópio criando uma estrela artificial nos confins da atmosfera do nosso planeta.

Leia a versão original desta reportagem (em inglês) no site BBC Earth.