Este novo observatório revolucionário localizará asteroides ameaçadores e milhões de galáxias

O observador casual pode imaginar o céu noturno como estático: quando olhamos para Órion, por exemplo, ou para as estrelas que compõem a Ursa Maior, nossa visão é muito semelhante à que nossos avós, ou mesmo deles avós, teriam visto — piora da poluição luminosa à parte. Mas essa aparente falta de mudança é uma ilusão.

Quando os astrônomos olham para o céu mais de perto, inúmeros fenômenos “transitórios” vêm à tona. Estrelas que mudam de brilho, conhecidas como estrelas variáveis, ficam mais brilhantes e mais fracas; supernovas surgem à vista e depois desaparecem gradualmente; e milhares de objetos muito tênues para serem vistos a olho nu, como asteroides, movem-se firmemente pelo céu. Agora, um novo telescópio projetado especificamente para rastrear esses objetos mutáveis ​​está pronto para dar aos astrônomos sua imagem mais clara dos processos dinâmicos em ação no cosmos. Ao mesmo tempo, espera-se que o telescópio produza novos insights sobre os elementos invisíveis do universo, como a matéria escura e a energia escura.

O Observatório Vera C. Rubin, quase concluído no topo de uma montanha no norte do Chile, apresenta um telescópio enorme, mas também incrivelmente ágil. O telescópio, com um espelho primário de 28 pés de diâmetro e uma câmera de 3,2 gigapixels, varrerá o céu noite após noite, exigindo apenas cinco segundos para se reposicionar após cada exposição de 15 segundos. Graças ao seu grande campo de visão — abrangendo uma área equivalente a 40 luas cheias — e sua capacidade de se mover rapidamente, o telescópio varrerá todo o céu visível a cada três dias. Ao longo de sua execução planejada de dez anos, ele fotografará tudo o que for visível de sua latitude cerca de 800 vezes, sinalizando qualquer coisa que apareça, desapareça de vista ou mude de posição durante esse tempo.

“Tudo nele é grande”, diz Robert Blum, diretor de operações do observatório. O peso do telescópio significa que ele tem muita inércia, ele explica, o que significa que, uma vez movido, ele se acomoda rapidamente em sua nova posição. “Nós rotineiramente discutimos a economia de frações de segundo no processo geral de movimentação, acomodação e exposição”, diz Blum, que também é astrônomo no National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory da National Science Foundation no Arizona. “Porque uma fração de segundo em cada elemento do programa de observação, ao longo de dez anos, pode realmente fazer uma grande diferença.”

No coração do telescópio está a maior câmera digital do mundo, que tem aproximadamente o tamanho de um carro compacto e pesa cerca de 6.600 libras. A câmera, junto com a óptica do telescópio, terá poder de resolução suficiente para ver um objeto do tamanho de uma bola de golfe a 15 milhas de distância — ou, equivalentemente, um objeto do tamanho da Casa Branca na lua. Construída no SLAC National Accelerator Laboratory na Califórnia, a câmera foi enviada ao Chile em um jato de carga Boeing 747 nesta primavera e chegou ao observatório em 16 de maio. O espelho primário foi construído no laboratório de espelhos da Universidade do Arizona em Tucson, e foi enviado ao Chile e instalado no observatório em 2019. A instalação de US$ 1,9 bilhão deve começar a operar no início do ano que vem.

Gravar imagens é apenas o primeiro passo. Toda vez que um pedaço específico do céu é fotografado, algoritmos de computador automaticamente comparam a visão com o que foi visto quando o mesmo pedaço foi fotografado anteriormente, sinalizando qualquer coisa que tenha mudado.

“Todas as noites, veremos cerca de dez milhões de coisas mudarem em brilho ou posição”, diz Mario Jurić, astrônomo da Universidade de Washington em Seattle. “Desses dez milhões, você quer selecionar um punhado que pode valer a pena acompanhar.” Esse processo, explica Jurić, será altamente automatizado, já que a câmera gravará mais de seis milhões de gigabytes de dados por ano. Os pesquisadores ainda estão desenvolvendo os algoritmos que serão usados ​​para peneirar os enormes volumes de dados. “Quando [the observatory] começa em 2025, será uma corrida do ouro para descobrir qual é o melhor algoritmo para encontrar os objetos mais interessantes”, diz Jurić. “Então isso será superdivertido.”

Espera-se que o Observatório Rubin descubra milhões de asteroides até então desconhecidos — pequenos corpos rochosos que orbitam o sol há bilhões de anos, mas que escaparam da detecção porque refletem apenas uma pequena quantidade de luz solar. Jurić diz que o observatório revelará cerca de cinco milhões desses objetos, variando do tamanho de uma bola de gude até algumas centenas de milhas de diâmetro.

De particular interesse seriam objetos como Em primeiro lugaro objeto interestelar em forma de charuto que passou pelo nosso sistema solar em 2017. Se tal objeto fosse detectado, alertas seriam enviados à comunidade astronômica em poucas horas, para que outros telescópios pudessem ampliar o objeto, diz Jurić. “E como Rubin será capaz de detectar esses objetos cedo, teríamos meses, em vez de dias ou semanas, para estudá-lo.” Com tempo de antecedência suficiente, uma missão espacial como a proposta pela Agência Espacial Europeia Cometa Interceptador poderia se encontrar com o objeto e examiná-lo com mais detalhes.

O rastreamento de asteroides também é vital para defesa planetária. Hoje, os astrônomos estão cientes de apenas cerca de 40 por cento dos asteroides potencialmente perigosos — objetos voando perto que são grandes o suficiente para causar destruição em todo o continente se eles impactassem a Terra, diz Jurić. Com Rubin, os astrônomos devem ser capazes de detectar até 80 por cento desses objetos. “Esta é uma descoberta que todos nós esperamos não fazer”, ele diz. “Mas a ideia é, se houver um objeto como esse, queremos encontrá-lo enquanto estiver talvez 40 ou 50 anos fora, porque isso nos dá tempo suficiente para descobrir como vamos desviar isto.”

Vídeo promocional do Observatório Rubin

Mais longe, Rubin fará imagens de milhões de galáxias, sinalizando aquelas onde estrelas em explosão, conhecidas como supernovas, são avistadas. As supernovas são incrivelmente úteis para os astrônomos, que podem usar as propriedades físicas da estrela em explosão para calcular a distância até suas galáxias hospedeiras. Isso, por sua vez, permite que os pesquisadores criem mapas 3D do cosmos. Estudar essa distribuição de galáxias pode fornecer pistas sobre a abundância e distribuição de matéria escura—uma substância desconhecida que mantém galáxias e aglomerados de galáxias unidos—que, junto com a gravidade, moldou a evolução do universo.

Esses mapas 3D também permitem que os cientistas estudem os efeitos de energia escurauma força misteriosa que parece estar fazendo o universo não apenas se expandir, mas também acelerar. Mapear com precisão a distribuição de galáxias ajudará a fixar as características da energia escura, diz Renée Hložek, astrônoma da Universidade de Toronto e porta-voz da Dark Energy Science Collaboration, uma equipe que usará dados de Rubin para estudar a força misteriosa. “Rubin nos permitirá testar diferentes modelos para o que a energia escura poderia ser”, diz Hložek. “Ela está mudando com o tempo? Ela está mudando no espaço? Com ​​dados de Rubin, podemos realmente colocar essas ideias à prova, o que é realmente emocionante.”

O observatório era originalmente chamado de Grande Telescópio de Pesquisa Sinóptica, mas foi renomeado em 2019 em homenagem a Vera C. Rubinuma astrônoma americana que fez medições pioneiras de velocidades de rotação galáctica nas décadas de 1960 e 1970, fornecendo a evidência mais forte para a existência de matéria escura. A decisão de nomear o observatório em homenagem a Rubin “é um verdadeiro aceno para sua contribuição no campo, que alguns diriam que historicamente foi subvalorizada”, diz Hložek.