No topo do Cerro Pachón, no Chile, a 2.700 metros de altitude, o ar é claro e seco, oferecendo condições ideais para observar as estrelas. É neste local que o Observatório Vera C. Rubin usará em breve uma câmera digital de 3.200 megapixels, do tamanho de um carro — a maior já construída — para criar um novo mapa completo do céu noturno a cada três dias.
Produzindo 20 terabytes de dados por noite, o Rubin capturará detalhes precisos sobre o sistema solar, a Via Láctea e a estrutura em larga escala do cosmos, ajudando pesquisadores a entenderem sua história e evolução. Ele registrará eventos rápidos, como explosões estelares chamadas supernovas, estrelas sendo devoradas por buracos negros e asteroides passando próximos à Terra. As descobertas do observatório ajudarão a desvendar mistérios fundamentais, como a natureza da matéria escura e da energia escura, dois fenômenos que nunca foram observados diretamente, mas que influenciam a maneira como os objetos no universo se conectam e se afastam.
O Rubin é o mais recente e avançado instrumento na tradição dos “mapeadores de céu completo”, projetados para capturar continuamente imagens de todo o céu. As primeiras imagens científicas do observatório são esperadas ainda este ano. Com uma única exposição, o Rubin capturará 100.000 galáxias, a maioria invisível para outros instrumentos. Após 25 anos de desenvolvimento, o observatório está prestes a expandir nossa compreensão sobre praticamente todos os cantos do universo.
O observatório também investigará além da Via Láctea, catalogando cerca de 20 bilhões de galáxias desconhecidas anteriormente e mapeando sua posição em estruturas filamentares conhecidas como “teia cósmica”.
“Não consigo imaginar um astrônomo que não esteja animado com o Rubin”, afirma Christian Aganze, arqueólogo galáctico da Universidade Stanford, na Califórnia.
Proposto inicialmente em 2001, o observatório foi originalmente chamado de Large-Aperture Synoptic Survey Telescope (LSST). Ele surgiu de um conceito anterior de instrumento para estudar a matéria escura, a enigmática substância que compõe 85% da matéria no universo. Posteriormente, o LSST foi repensado para abordar um conjunto mais amplo de questões científicas, mapeando o céu noturno ao longo de uma década. Há cinco anos, o projeto foi renomeado em homenagem à astrônoma americana Vera Rubin, que na década de 1970 forneceu algumas das melhores evidências da existência da matéria escura.
Durante suas operações, o Rubin apontará para o céu e fará exposições de 30 segundos de áreas maiores que 40 luas cheias. Depois, mudará rapidamente para uma nova seção, retornando à mesma região após cerca de três noites. Dessa forma, criará uma visão continuamente atualizada do universo, essencialmente um “grande vídeo do céu do hemisfério sul por 10 anos”, explica Anais Möller, astrofísica da Universidade de Tecnologia de Swinburne, em Melbourne, Austrália.
Para realizar esse trabalho, o Rubin utiliza um design inovador de três espelhos, único entre os telescópios. Seu espelho primário é composto por duas superfícies com curvaturas diferentes. A seção externa, com 8,4 metros de diâmetro, capta a luz do universo e a reflete para um espelho secundário de 3,4 metros localizado acima. Este redireciona a luz de volta para a parte interna do primário, que atua como espelho terciário, antes de ser captada pela câmera digital. Essa configuração compacta permite que o enorme instrumento seja potente e ágil, capturando cerca de 1.000 fotos por noite.
“Ele tem cinco segundos para ir para a próxima posição e estar pronto”, afirma Sandrine Thomas, diretora adjunta de construção e cientista do projeto. “Isso significa que ele não se move. Não vibra. É absolutamente estável, pronto para capturar a próxima imagem.”
A câmera de 3.000 quilos do Rubin é a mais sensível já criada para um projeto astronômico. Ao sobrepor imagens de uma mesma área do céu registradas em noites consecutivas, o telescópio será capaz de identificar objetos cada vez mais tênues, explorando mais profundamente o cosmos conforme opera por mais tempo.
Cada exposição gera uma avalanche de dados, transmitidos por cabos de fibra ótica para centros de processamento ao redor do mundo. Esses centros utilizam aprendizado de máquina para filtrar informações e emitir alertas para grupos interessados, explica Möller, que participa da gestão dos chamados “corretores comunitários” — equipes que desenvolvem softwares para processar os terabytes de dados noturnos e identificar fenômenos relevantes.
Uma pequena mudança no céu — das quais o Rubin deve detectar cerca de 10 milhões por noite — pode indicar uma explosão de supernova, estrelas se fundindo ou um objeto massivo passando à frente de outro. Diferentes equipes estarão interessadas em identificar esses eventos para direcionar outros telescópios a regiões específicas para estudos complementares.
Com sua capacidade de detectar objetos tênues, espera-se que o Rubin aumente de 10 a 100 vezes o número de asteroides e cometas conhecidos. Muitos serão objetos com mais de 140 metros de diâmetro e órbitas próximas à Terra, representando potenciais ameaças ao planeta. Ele também catalogará 40.000 novos corpos gelados na Cintura de Kuiper, uma região além de Netuno onde muitos cometas se formam, ajudando cientistas a compreender melhor a estrutura e a história do sistema solar.
“Nunca tivemos um telescópio tão grande que pudesse captar imagens tão amplas e profundas”, conclui Möller.
Fora do sistema solar, o Rubin observará os breves “piscares” que indicam exoplanetas passando à frente de suas estrelas, causando escurecimentos temporários. Ele também identificará milhares de novas anãs marrons, objetos tênues entre planetas e estrelas em tamanho, cuja posição na Via Láctea ajudará a entender como os ambientes de formação estelar influenciam os tipos de objetos que podem se formar. O observatório descobrirá galáxias-anãs ainda invisíveis orbitando a nossa e investigará fluxos estelares, rastros deixados por estrelas quando a Via Láctea absorve outras galáxias semelhantes.
O observatório também investigará regiões muito além da Via Láctea, catalogando cerca de 20 bilhões de galáxias até então desconhecidas e mapeando sua posição em longas estruturas filamentares conhecidas como a “teia cósmica”. A gravidade exercida pela matéria escura influencia diretamente o formato geral dessa teia, e ao examinar sua estrutura, os cosmologistas poderão encontrar evidências que sustentem diferentes teorias sobre o que é a matéria escura.
Espera-se que o Rubin observe milhões de supernovas e determine suas distâncias da Terra, fornecendo uma maneira de medir a velocidade com que o universo está se expandindo. Alguns pesquisadores levantam a hipótese de que a energia escura — responsável pela expansão acelerada do cosmos — pode ter sido mais forte no passado. Dados de supernovas mais distantes, e consequentemente mais antigas, podem ajudar a corroborar ou refutar essas ideias, além de possivelmente restringir a identidade da energia escura.
Em praticamente todos os aspectos, o Rubin será um projeto monumental, o que explica a quase universal empolgação entre os especialistas para que ele finalmente inicie suas operações.
“Nunca tivemos um telescópio tão grande capturando imagens tão amplas e profundas”, diz Möller. “É uma oportunidade incrível para identificar com precisão o que está mudando no céu e entender sua física.”
Adam Mann é um jornalista freelancer especializado em espaço e física, residente em Oakland, Califórnia.
Adam Mann
