Nota de Imprensa

O ALMA abre os olhos

O telescópio milimétrico/submilimétrico mais poderoso do mundo começa as operações e revela a sua primeira imagem

3 de Outubro de 2011

O ALMA, sigla do inglês Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, o observatório terrestre mais complexo abriu oficialmente as suas portas aos astrónomos. A primeira imagem divulgada do telescópio ainda em fase de construção, revela uma visão do Universo que não poderia ser observada por telescópios óticos ou infravermelhos. Milhares de cientistas de todo o mundo competiram entre si para poderem estar entre os primeiros a explorar com esta nova ferramenta astronómica alguns dos mais escuros, mais frios, mais longínquos e mais escondidos segredos do cosmos.

Atualmente, a rede ALMA é composta por apenas cerca de um terço das 66 antenas rádio previstas, com separações entre si de, no máximo, 125 metros, em vez dos possíveis 16 quilómetros. A rede encontra-se em crescimento no planalto do Chajnantor, no norte do Chile, a uma altitude de 5000 metros. No entanto, e mesmo em construção, o ALMA tornou-se já no melhor telescópio do seu tipo - como demonstrado pelo incrível número de astrónomos que pediram tempo de observação do ALMA.

“Mesmo nesta fase muito inicial, o ALMA conseguiu já ter um desempenho superior relativamente às outras redes submilimétricas. Termos conseguido atingir este objetivo é um tributo aos esforços consideráveis de muitos cientistas e engenheiros, parceiros do ALMA em todo o mundo, que tornaram tudo isto possível,” disse Tim de Zeeuw, diretor geral do ESO, o parceiro europeu no ALMA.

O ALMA observa o Universo nos comprimentos de onda do milímetro e submilímetro, aproximadamente um milhar de vezes maiores que os comprimentos de onda da radiação visível. Utilizando estes comprimentos de onda maiores os astrónomos podem estudar objetos no espaço extremamente frios - tais como as nuvens densas de gás e poeira cósmicos, a partir das quais se formam estrelas e planetas - assim como objetos muito distantes, situados no Universo primitivo.

O ALMA é radicalmente diferente dos telescópios que observam no ótico e no infravermelho. Este instrumento consiste numa rede de antenas ligadas entre si que funciona como um único telescópio gigante, detetando comprimentos de onda muito maiores que os da radiação visível. É por isso que as suas imagens não se parecem nada com as fotografias do cosmos mais familiares a que estamos habituados.

Nos últimos meses a equipa ALMA tem estado ocupada a testar os sistemas do observatório, preparando-se assim para a primeira série de observações científicas, conhecida como Ciência Preliminar. Um dos resultados destes testes é a primeira imagem divulgada, oriunda, no entanto, de um telescópio ainda em fase de crescimento. A maior parte das observações utilizadas para criar esta imagem das Galáxias Antena foram obtidas com apenas dozes antenas a trabalhar em simultâneo - muito menos do que as que serão utilizadas nas primeiras observações científicas - e com as antenas também muito mais próximas umas das outras. Estes dois fatores combinam-se para nos dar nesta primeira imagem apenas uma ideia do que serão as futuras observações com este telescópio. À medida que o observatório for crescendo, a nitidez, eficiência e qualidade das observações aumentará de forma dramática, com mais antenas a ficarem disponíveis e a rede a crescer em tamanho [1].

As galáxias Antena são um par de galáxias em colisão que apresentam formas muito distorcidas. Enquanto que a radiação visível nos mostra as estrelas nas galáxias, a imagem do ALMA revela algo que não pode ser visto no ótico: as nuvens de gás frio denso a partir das quais se formam as novas estrelas [2]. Esta é a melhor imagem no milímetro/submilímetro alguma vez obtida das galáxias Antena.

A imagem revela enormes concentrações de gás não apenas nos centros das duas galáxias mas também na região caótica onde elas colidem. Aí, a quantidade total de gás corresponde a milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol - um reservatório rico em matéria para gerações futuras de estrelas. Observações como esta abrem uma nova janela no Universo submilimétrico e serão vitais na compreensão de como as colisões galácticas podem dar origem à formação de novas estrelas. Este é apenas um exemplo de como o ALMA revela partes do Universo que não poderiam ser observadas com telescópicos óticos e infravermelhos.

O ALMA apenas pôde aceitar cerca de uma centena de projetos para esta primeira fase de nove meses de observações científicas iniciais. No entanto, ao longo dos últimos meses, astrónomos de todo o mundo submeteram mais de 900 propostas de observação. Esta quantidade de propostas bate um novo recorde para um telescópio. Os projetos foram escolhidos com base no seu mérito científico, a sua diversidade regional e na sua relevância relativamente aos objetivos científicos principais do ALMA.

“Estamos a viver um momento histórico para a ciência e particularmente para a astronomia, e mesmo, diria eu, para a evolução da humanidade, uma vez que começamos a utilizar o maior telescópio em construção existente” disse Thijs de Graauw, diretor do ALMA.

Um dos projetos escolhidos para as primeiras observações científicas do ALMA é o de David Wilner do Harvard-Smithsonian Center of Astrophysics, Cambridge, Massachussets, EUA. “A minha equipa está à procura dos blocos constituintes de sistemas solares e o ALMA está particularmente bem equipado para os detetar,” disse Wilner.

O alvo da equipa é a estrela AU Microscopii, situada a 33 anos-luz de distância e com apenas 1% da idade do nosso Sol. “Utilizaremos o ALMA para obter imagens do disco protoplanetário, que julgamos orbitar esta jovem estrela. Temos esperança de poder descobrir com o ALMA, pequenos amontoados nas cinturas poeirentas de asteroides, os quais podem ser os indícios de planetas invisíveis.” Wilner e a sua equipa partilharão os dados obtidos com uma equipa europeia que também tinha pedido observações ALMA desta estrela próxima envolvida em anéis de poeira.

Qualquer procura de planetas habitáveis em torno de outras estrelas começa geralmente pela procura de água nesses sistemas solares distantes. Quando existem discos de detritos, imensas quantidades de poeira, gás e rochas em torno das estrelas, estes objetos poderão igualmente conter pedaços de gelo com sulcos cheios com água gelada, gás e até muito possivelmente moléculas orgânicas - a astroquímica da vida.

Simon Casassus, da Universidade do Chile, e a sua equipa utilizarão o ALMA para observar o disco de gás e poeira em torno de HD142527, uma estrela jovem situada a 400 anos-luz de distância. “O disco de poeira em torno desta estrela possui uma grande fenda, que pode ter tido origem aquando da formação de planetas gigantes,” disse Casassus. “No exterior desta fenda, o disco contém gás suficiente para formar cerca de doze planetas do tamanho de Júpiter. No interior da fenda, pode estar ainda a formar-se um planeta gasoso jovem, se existir material gasoso disponível.” As observações obtidas com o ALMA medirão a massa e as condições físicas do gás no interior da fenda. “Ou seja, o ALMA dar-nos-á a hipótese de observar a formação de planetas ou, pelo menos, a altura mais próxima possível deste fenómeno,” disse Casassus.

Mais longe, a 26 000 anos-luz de distância no centro da nossa Galáxia, encontra-se Sagitário A*, um buraco negro de elevada massa com quatro milhões de vezes a massa do Sol. O gás e poeira situados entre nós e este objeto esconde-o aos olhos dos telescópios óticos. No entanto, o ALMA está preparado para observar através da escuridão galática e oferecer-nos imagens soberbas da Sagitário A*.

Heino Falcke, astrónomo da Universidade Radboud, Nijmegen, Holanda, disse “O ALMA permitir-nos-á observar jatos de luz emitidos pela região em torno deste buraco negro de elevada massa, e obter imagens das nuvens de gás capturadas pela enorme atração gravitacional. Poderemos assim estudar os terríveis hábitos alimentares deste monstro. Pensamos que parte do gás possa estar a escapar à força gravitacional, com velocidades próximas da velocidade da luz.”

Tal como os contornos dos desenhos de um livro de pintar infantil, também o gás frio e poeira cósmicos traçam estruturas no interior das galáxias, ainda que não possamos ver essas galáxias de forma clara. Nos limites observacionais do nosso Universo visível, encontram-se as misteriosas galáxias de formação estelar explosiva, verdadeiras ilhas brilhantes num cosmos calmo e escuro. O ALMA irá procurar poeira e gás frio nestas regiões tão longínquas no passado, a apenas algumas centenas de milhões de anos depois do Big Bang, numa época a que os astrónomos chamam a “madrugada cósmica”.

Masami Ouchi da Universidade de Tóquio, Japão, utilizará o ALMA para observar Himiko, uma galáxia longínqua a produzir pelo menos 100 estrelas do tipo do Sol por ano, rodeada por uma nebulosa brilhante muito grande. “Os outros telescópios não nos conseguem mostrar por que é que a Himiko é tão brilhante e como é que desenvolveu uma nebulosa quente tão grande, enquanto o Universo primitivo à sua volta se mantém tão calmo e escuro,” disse Ouchi. “O ALMA pode mostrar-nos o gás frio que se encontra no interior da nebulosa de formação estelar da Himiko, traçando assim os movimentos e atividade no seu interior, e poderemos finalmente ver como é que as galáxias se começaram a formar na madrugada cósmica.”

Durante as primeiras observações científicas, o ALMA continuará a ser construído nos Andes chilenos, no remoto planalto do Chajnantor situado no inóspito deserto do Atacama. Cada nova antena, devidamente preparada para o clima que irá enfrentar, juntar-se-á à rede e será ligada às outras através de cabos de fibra ótica. As imagens obtidas por cada antena distante serão incorporadas numa única imagem por um dos supercomputadores mais rápidos do mundo preparado para esta tarefa, o correlador ALMA, que é capaz de executar 17 milhares de biliões [3] de operações por segundo.

Em 2013, a rede do ALMA terá um máximo de 16 km de comprimento e será constituída por 66 antenas rádio de alta precisão, que coletarão radiação nos comprimentos de onda do milímetro/submilímetro e que trabalharão em conjunto como um único telescópio, construída por parceiros da Europa, América do Norte e Leste Asiático.

OAtacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, é uma parceria entre a Europa, a América do Norte e o Leste Asiático, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado na Europa pelo Observatório Europeu do Sul (ESO), na América do Norte pela Fundação Nacional para a Ciência dos Estados Unidos (NSF), em cooperação com o Conselho Nacional de Investigação do Canadá (NRC) e o Conselho Nacional Científico da Ilha Formosa (NSC) e no Leste Asiático pelos Institutos Nacionais de Ciências Naturais do Japão (NINS), em cooperação com a Academia Sínica (AS) da Ilha Formosa. A construção e operação do ALMA é coordenada em prol da Europa pelo ESO, em prol da América do Norte pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia (NRAO), o qual é gerido pela Associação de Universidades, Inc. (AUI) e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Joint ALMA Observatory (JAO) fornece uma liderança e direção unificadas na construção e operação do ALMA.

Notas

[1] A qualidade das imagens num telescópio de interferometria como o ALMA depende tanto da separação entre as antenas como do seu número. Separações maiores significam imagens mais nítidas e se mais antenas estiverem a trabalhar em conjunto teremos imagens mais detalhadas. Mais informações sobre o ALMA e a técnica de interferometria podem ser encontradas em: http://www.eso.org/public/teles-instr/alma/interferometry.html

[2] As observações foram feitas em comprimentos de onda muito específicos na região do milímetro e submilímetro, especialmente escolhidos para detetar moléculas de monóxido de carbono em nuvens de hidrogénio, que de outro modo seriam invisíveis, onde novas estrelas se estão a formar.

[3] 1,7 x 10¹⁶ operações por segundo.

Informações adicionais

O ESO, o Observatório Europeu do Sul, é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio da classe dos 40 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1137, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.

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