Se você já observou a Via Láctea no céu noturno, provavelmente notou que ela parece nublada. Isso ocorre porque, em direção ao centro da nossa galáxia, e da maioria das galáxias, há grandes quantidades de poeira que dificultam a observação do que está acontecendo.
Isso significa que uma grande parte do universo está oculta para nós, com cerca de metade da luz proveniente de galáxias enterradas nessa poeira. A melhor maneira de observar o interior dessas regiões obscurecidas é usar um gigantesco telescópio de ondas submilimétricas que detecta radiação entre ondas de rádio e infravermelho.
“Sem a escala submilimétrica, obtemos uma visão muito distorcida do que existe lá fora”, disse Claudia Cicone, astrofísica da Universidade de Oslo, na Noruega. “Estamos perdendo as regiões do espaço que estão mais obscurecidas pela poeira.”
Nas últimas décadas, telescópios como o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no Chile nos permitiram sondar algumas dessas regiões.
Agora, os astrônomos querem ir além com um novo projeto liderado pela Europa, chamado Telescópio Submilimétrico de Grande Abertura do Atacama (AtLAST), um telescópio de 50 metros muito maior do que qualquer telescópio submilimétrico construído anteriormente.
Os trabalhos iniciais de projeto estão sendo realizados em um projeto financiado pela UE chamado AtLAST2, que tem duração até 2028. Pesquisadores da Europa e de todo o mundo – Chile, África do Sul, Canadá, Taiwan, Tailândia, Nova Zelândia, Japão e EUA – estão aprimorando o conceito por meio da prototipagem de tecnologias-chave e do planejamento de como operar a instalação da forma mais sustentável possível.
O objetivo é trazer esse universo nebuloso e oculto para o foco. "Com as instalações submilimétricas anteriores, estamos observando a ponta do iceberg", disse Cicone, um dos líderes do projeto do telescópio. Os astrônomos hoje conseguem ver apenas uma fração do gás frio e da poeira que moldam as galáxias.
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Estamos deixando de fora as regiões do espaço que estão mais obscurecidas pela poeira.
“Com o AtLAST, responderemos à pergunta sobre onde está todo o gás e poeira do universo.”
O AtLAST foi projetado para se integrar a uma nova geração de observatórios gigantes que irão remodelar a astronomia na década de 2040, seguindo os passos do Telescópio Extremamente Grande da Europa, que está quase concluído no Chile.
Sem um telescópio submilimétrico de prato único de grande porte como este, os astrônomos afirmam que haverá uma lacuna significativa em nossa capacidade de mapear gás e poeira frios no céu e de conectar o que essas outras instalações observam em diferentes comprimentos de onda.
Visão de grande angular
As 66 antenas do ALMA no Deserto do Atacama funcionam como um microscópio, proporcionando imagens nítidas de regiões empoeiradas onde estrelas e planetas se formam. O AtLAST, em comparação, seria uma câmera grande angular, capaz de fazer um levantamento de locais empoeirados por todo o universo.
"Em qualquer observação, o ALMA só consegue ver uma área milhares de vezes menor que a superfície da Lua no céu", disse Tony Mroczkowski, astrônomo do Instituto de Ciências Espaciais da Espanha e um dos líderes do AtLAST.
“O ALMA é poderoso, mas não dá para mapear o céu com um microscópio. Em comparação, o AtLAST vai fotografar uma área equivalente a até 16 luas a cada observação, então podemos mapear o universo em todos os sentidos”, brincou ele.
Para mapear o céu nessa escala, o telescópio "precisaria se mover rapidamente para mapear de um lado para o outro", disse Mroczkowski. "Com um campo de visão enorme, criaríamos um mapa bastante grande do céu rapidamente."
A equipe do AtLAST2 está utilizando esta fase de projeto para criar protótipos de partes cruciais do telescópio, desde seus sistemas ópticos e de controle até seu processamento de dados.
Construído para durar
O prato principal de 50 metros do AtLAST seria projetado com painéis de alumínio no espelho e uma enorme estrutura de aço como suporte. No total, pesaria cerca de 4.400 toneladas e incluiria um espelho secundário de 12 metros – maior do que a maioria dos telescópios – para ajudar a proporcionar seu amplo campo de visão.
Ele seria localizado perto do ALMA, no Deserto do Atacama, onde a atmosfera rarefeita e seca, a mais de 5 km acima do nível do mar, permite uma visão cristalina do universo.
“O telescópio seria totalmente alimentado por energias renováveis, utilizando um sistema inovador de regeneração de energia híbrida”, disse Cicone. À medida que o telescópio desacelera após o movimento, sua energia cinética pode ser recuperada como carga elétrica, como em um carro híbrido.
Para operar um observatório de 50 metros de altura, com alto consumo de energia, em um local remoto e de grande altitude, sem o uso de combustíveis fósseis, o projeto está testando combinações de energia solar, armazenamento de energia em baterias e hidretos metálicos, além da recuperação da energia de frenagem.
Os pesquisadores também planejam usar energia com emissão quase zero de carbono para produzir o aço e o alumínio. A expectativa é que o AtLAST2 estabeleça um modelo de como grandes observatórios podem realizar pesquisas científicas ambiciosas sem comprometer as metas climáticas da Europa.
Diversos países também estariam envolvidos no projeto, incluindo o Japão, que anteriormente havia considerado a construção de seu próprio telescópio submilimétrico de 50 metros, o Large Submillimeter Telescope (LST).
“Percebemos que deveríamos unir forças”, disse Cicone.
O projeto AtLAST2 tem como objetivo transformar essa cooperação mais estreita em uma instalação concreta e compartilhada, reunindo especialistas europeus e parceiros de todo o mundo.
Galáxias ocultas
O levantamento do AtLAST poderá revelar gás e poeira frios que alimentam a formação de estrelas, galáxias empoeiradas que antes estavam ocultas e até mesmo componentes invisíveis da atmosfera solar. "Podemos estudar a atmosfera solar e a variabilidade das erupções solares como nunca antes", disse Cicone.
Para observar galáxias, o AtLAST permitiria penetrar em regiões particularmente empoeiradas do universo, onde elas estão atualmente obscurecidas. Os astrônomos conseguem detectar a luz dessas regiões, mas as galáxias individuais se confundem, tornando impossível determinar quantas existem.
“Você não sabe se a luz vem de uma galáxia, de 10 galáxias ou de 1.000 galáxias”, disse Cicone, referindo-se ao que é conhecido como limite de confusão. O AtLAST irá recuperar essas galáxias perdidas, afirmou ela, com o potencial de encontrar até 50 milhões em 1.000 horas de observações.
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Com o enorme campo de visão do AtLAST, poderíamos criar grandes mapas do céu submilimétrico extremamente rápido.
Fazer isso ajudará os astrônomos a entender como o universo evoluiu ao longo do tempo cósmico, ajudando a determinar a expansão acelerada do universo devido à energia escura e a natureza da matéria escura – a substância invisível cuja gravidade molda as galáxias.
Isso também poderia revelar grande parte da matéria faltante do universo, tanto o gás quente quanto o frio que deveriam existir ao redor das galáxias, mas que se mostraram difíceis de encontrar usando os comprimentos de onda tradicionais da faixa visível.
Ao detectar moléculas que podem ser os blocos de construção da vida, o AtLAST poderá ajudar os astrônomos a responder como a vida surge no universo e como ela se desenvolve e evolui, disse Mroczkowski.
Ao observarmos as nuvens moleculares e os discos de detritos – as regiões de gás e poeira ao redor de estrelas jovens – também teríamos uma compreensão maior de como as estrelas e os planetas se formam.
Talvez a maior descoberta científica venha do desconhecido – descobertas inesperadas, como novos eventos transitórios e de curta duração que só aparecem em comprimentos de onda submilimétricos e que apenas o amplo campo de visão do AtLAST pode revelar. Pode haver bastante tempo para desvendar esses mistérios, já que o AtLAST foi projetado para operar por 50 anos.
O objetivo é fazer com que ele "não seja apenas um telescópio descartável", disse Mroczkowski, "mas sim um com longa vida útil e instrumentação atualizável que possa beneficiar as futuras gerações de astrônomos".
A pesquisa deste artigo foi financiada pelo Programa Horizonte da UE. As opiniões dos entrevistados não refletem necessariamente as da Comissão Europeia. Se você gostou deste artigo, considere compartilhá-lo nas redes sociais.
