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Maior telescópio da história vai investigar origem do universo e expansão acelerada do cosmo

Projeto bilionário pretende construir o maior telescópio terrestre: um equipamento que desafia os limites da engenharia ótica e vai abrir os olhos da humanidade para mistérios sobre a criação do universo

Por Marco Túlio Pires, do Deserto do Atacama, Chile - Atualizado em 6 Maio 2016, 16h47 - Publicado em 5 fev 2012, 07h38

Por enquanto, o topo do Cerro Armazones, uma montanha que se ergue a 3.000 metros de altura ao norte do inóspito Deserto do Atacama, no Chile, está vazio. O local, sob um dos céus mais limpos do mundo, aguarda pacientemente o início da construção do mais ambicioso telescópio ótico da história: o European Extremely Large Telescope (E-ELT, Telescópio Extremamente Grande Europeu). Trata-se de um gigantesco instrumento astronômico financiado pelo Observatório Europeu do Sul (ESO), com um espelho de 39,3 metros de diâmetro. O E-ELT será capaz de registrar imagens de planetas fora do Sistema Solar e de medir diretamente a expansão acelerada do universo, feito inédito para a astronomia. Vai também permitir o estudo dos estágios iniciais da formação de sistemas planetários e detectar água e moléculas orgânicas ao redor de estrelas. Ou seja, será o primeiro telescópio terrestre capaz de identificar fora do Sistema Solar os ingredientes essenciais à vida. O projeto de um bilhão de euros deverá ser concluído no início da próxima década – isso se o Brasil não atrasar ainda mais o início das obras – e custará 50 milhões de euros anuais para ser mantido.

De acordo com especialistas, a construção do E-ELT coincide com o ápice de uma série de avanços tecnológicos que provocará um salto científico semelhante às observações do físico italiano Galileu Galilei, há 400 anos. Naquela ocasião, a pequena luneta do cientista abriu os olhos da humanidade para questões inimagináveis à época, como as manchas no Sol e as luas em volta de Júpiter, uma prova contundente de que astros poderiam orbitar em volta de outros – ou seja, a Terra não era o centro do universo. “Não sabemos o que vamos descobrir quando o E-ELT abrir os olhos, essa é a parte mais empolgante”, diz Michael West, diretor científico do ESO no Chile.

Opinião do especialista

Bob Williams

Bob Williams

Ex-diretor do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial Hubble e presidente da União Astronômica Internacional

“O E-ELT é um projeto de engenharia comparável às empreitadas espaciais mais complexas, como a Estação Espacial Internacional. Ele está na crista da onda da tecnologia, com ênfase em engenharia ótica”.

Segundo West, um dos principais objetivos do E-ELT é tirar fotos de exoplanetas – planetas fora do Sistema Solar. “Vamos conseguir estudar a atmosfera de planetas parecidos com a Terra orbitando estrelas parecidas com o Sol”, disse em entrevista a VEJA. Além disso, explica o astrônomo, o E-ELT vai medir diretamente, pela primeira vez, a expansão acelerada do universo, assunto que rendeu o prêmio Nobel de Física de 2011 a três cosmólogos: os americanos Saul Permutter e Adam Riess e o australiano-americano Brian Schmidt. Os físicos verificaram que o universo está em expansão acelerada em vez de constante, como preveem as equações. Ninguém ainda sabe o porquê, mas suspeita-se que a responsável pelo efeito seja a misteriosa energia escura, o mais abundante ingrediente do universo. “A sensibilidade necessária para fazer esse tipo de medição está muito acima das tecnologias atuais”, diz Gustavo Rojas, doutor em astronomia pela Universidade de São Paulo. Graças ao gigantesco espelho, O E-ELT conseguirá captar tanta luz que será possível detectar mínimas alterações nos astros, permitindo, entre outras coisas, a medição direta da expansão acelerada do universo.

Tamanho é documento – Com tantas qualidades superlativas, é preciso entender por que os astrônomos precisam de um telescópio tão grande. O tamanho é importante por duas razões: primeiro, a quantidade de luz que o aparelho consegue coletar. “Quanto maior a área do espelho, mais luz vai incidir sobre ele e mais distantes são os objetos que o telescópio conseguirá enxergar”, explica Cláudio Melo, astrônomo brasileiro que trabalha no ESO há 10 anos. O E-ELT poderá capturar 15 vezes mais luz do que os maiores telescópios óticos em operação atualmente. “A ideia é apontar o E-ELT para uma parte escura do céu até encontrar uma nova galáxia ou astro bem distante, nunca antes observado”, diz West.

A segunda razão que explica a importância do tamanho dos telescópios tem a ver com o nível de detalhe que o instrumento confere às imagens. “Quanto maior o diâmetro do espelho do telescópio, mais nítidas são as imagens”, explica Marcos Perez Dias, pós-doutor em astronomia pela Pennsylvania State University, nos Estados Unidos. Com um espelho do tamanho de um prédio de 13 andares, as imagens registradas pelo E-ELT serão 15 vezes mais nítidas que as do famoso Telescópio Espacial Hubble, explica West.

Observatório Europeu sim, mas do Sul?

Por que o ESO está situado no Hemisfério Sul?

De acordo com Tim de Zeeuw, diretor do ESO, o Hemisfério Sul foi escolhido por uma série de motivos. Primeiro, o centro da Via Láctea é visível apenas na parte sul do planeta. Além disso, a maior parte da luz produzida no mundo está no Hemisfério Norte, o que dificulta a identificações de locais completamente escuros. A altitude também é um fator importante na hora de se escolher o lar dos telescópios. Quanto maior a altitude, menos partículas de água existem entre os aparelhos e os astros e menor é a deformação dos raios de luz. Como a Cordilheira dos Andes impede que as nuvens cheguem ao Deserto do Atacama e o gelado Oceano Pacífico condensa as nuvens antes de elas chegarem ao continente, o Chile reúne características únicas para abrigar telescópios. Não é a toa que diversos outros projetos astronômicos também têm sede lá.

Alta tecnologia – A altíssima qualidade das imagens que o E-ELT será capaz de produzir não se deve apenas ao tamanho do espelho. O novo telescópio utilizará, entre outras coisas, versões refinadas de duas tecnologias nascidas no ESO: a ótica ativa e a ótica adaptativa. A primeira garante que o maleável e frágil espelho do telescópio tenha sempre o melhor formato possível. O E-ELT terá cerca de 800 espelhos hexagonais de 1,4 metro de diâmetro, compondo um espelho do tamanho de meio campo de futebol.

Em um espelho dessas proporções, qualquer movimento é capaz de deformar a superfície coletora de luz. “Vamos usar hastes mecânicas abaixo da estrutura para modelar a forma do espelho 6.000 vezes por segundo, corrigindo qualquer deformação”, explica o alemão Andreas Kaufer, diretor de operações do ESO, responsável pelo Observatório de Paranal, que fica a 20 quilômetros do local onde será construído o E-ELT. As hastes funcionarão como a suspensão ativa nos carros de Fórmula 1, corrigindo automaticamente as deformações no espelho, como a suspensão corrigia a altura dos pneus quando passavam pelas imperfeições do asfalto. “A tecnologia já é utilizada no VLT e em outros telescópios do mundo e será adaptada para funcionar em uma escala inédita”, diz Kaufer. Todos os dias, dois dos 800 espelhos serão removidos e substituídos para manutenção. “É possível que tudo seja feito por um robô”, diz o diretor de operações do ESO.

Extremamente Grandes

O E-ELT pertence a uma classe de telescópios chamada Extremely Large Telescopes (ELT, Telescópios Extremamente Grandes). São telescópios com um espelho de diâmetro superior a 20 metros. Todos os ELTs estão em fase de projeto ou construção. Os cientistas esperam que eles aumentem a chance de encontrar planetas parecidos com a Terra em volta de outras estrelas, o conhecimento sobre a origem do universo e descobertas inéditas. A grande vantagem dos ELTs é a quantidade de luz que conseguem coletar. Isso faz com que eles enxerguem objetos nunca antes observados. Conheça outros projetos de ELT:

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GIANT MAGELLAN TELESCOPE

O GMT (Giant Magellan Telescope, Telescópio Gigante de Magalhães) é um telescópio de 25,4 metros de diâmetro que contará com um sistema de sete espelhos de 8,4 metros. O complexo ótico será construído no Deserto do Atacama, no Chile, e é financiado por institutos dos Estados Unidos, Austrália e Coreia do Sul. A previsão é de que ele fique pronto em 2018.

THIRTY METER TELESCOPE

O TMT (Thirty Meter Telescope, Telescópio de Trinta Metros) é um telescópio planejado para 2018 que vai usar um espelho segmentado, parecido com o do E-ELT, de 30 metros de diâmetro. O projeto é uma parceria entre os Estados Unidos, Canadá, Japão, Índia e China. Ele será construído no Havaí e fará observações entre as faixas ultravioleta e infravermelho do espectro. As imagens do TMT serão 10 vezes mais nítidas que as do Telescópio Espacial Hubble.

A segunda tecnologia, chamada ótica adaptativa, tem a ver com as deformações nos raios de luz que chegam do espaço, causadas pela atmosfera terrestre. Para eliminar o problema, os cientistas desenvolveram uma solução elegante e engenhosa que permite praticamente eliminar o efeito da atmosfera. Trata-se de um raio laser projetado no céu para simular uma estrela bem ao lado do astro que está sendo observado, acima da atmosfera da Terra, a 90 quilômetros de altura. Como a intensidade de luz do raio laser é conhecida, os cientistas conseguem comparar as informações e calcular a alteração que a luz emitida pelo astro observado sofre ao atravessar a atmosfera da Terra. Com base nesses dados, os espelhos que recebem a luz do espaço são modelados em tempo real para corrigir essas deformações e gerar a imagem perfeita, em vez de deformada pela atmosfera. “O resultado garante imagens tão nítidas quanto se tivessem sido registradas no espaço”, disse Kaufer.

De acordo com Bob Williams, presidente da União Astronômica Internacional, os maiores desafios na construção do E-ELT são o espelho de quase 40 metros de diâmetro e a própria estrutura do telescópio. Segundo Williams, um dos desafios é fazer com que o suporte dos espelhos secundários não bloqueie a luz que vem do espaço, reduzindo a superfície útil do espelho principal. Outro desafio é manter o mesmo formato do espelho a uma precisão de um bilionésimo de metro. Além disso, explica Williams, os 800 segmentos de espelho devem ser alinhados para formar uma superfície coesa mesmo quando o vento soprar na estrutura. “Existem centenas de limitações inéditas que devem ser resolvidas para que possamos capturar a luz de galáxias que nasceram logo após o Big Bang.”

O E-ELT vai se tornar parte do Observatório Paranal e será operado a partir da mesma central de controle do VLT, que está em operação desde 1999. Quem chega à sala de operações do Paranal enxerga um canto com mesas vazias à direita da porta principal e uma placa que exibe as iniciais do projeto. O canto está aguardando a conclusão das obras para receber os equipamentos que possibilitarão a operação do E-ELT. A ideia é que o observatório fique em atividade por 30 anos. A julgar pela atividade de La Silla, o primeiro complexo de telescópios do ESO, também no Deserto do Atacama, a proposta é plausível. La Silla completou 40 anos em 2009 e ainda faz observações. (Continue a leitura da matéria)

As imagens geradas pelo E-ELT poderão ter uma resolução 15 vezes maior que as do Telescópio Espacial Hubble. Confira como seria essa diferença:

Participação brasileira – Se o Congresso ratificar o acordo que torna o Brasil coproprietário do ESO, a indústria do país poderá concorrer para ajudar na construção do telescópio e pesquisadores brasileiros poderão continuar a concorrer por tempo de observação nos aparelhos do consórcio – que é o que já acontece, desde que o país assinou uma carta de intenção para se unir ao projeto. “Se o acordo não for ratificado, os astrônomos brasileiros perderão esse direito”, diz Tim de Zeeuw, diretor do ESO. De acordo com Bob Williams, ex-diretor do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial Hubble e presidente da União Astronômica Internacional, essa é uma excelente chance para o Brasil. “Não tenho dúvidas de que se o Brasil quer permanecer um líder na América do Sul, não apenas em ciência e tecnologia, mas no desejo de liderar o espírito humano, ele deve entender a importância de se unir ao ESO para ajudar a guiar um dos maiores projetos científicos do nosso tempo”.

Brian Schmidt, um dos três vencedores do Prêmio Nobel de Física de 2011

O especialista responde

Brian Schmidt

Prêmio Nobel de Física de 2011 por ter provado a expansão acelerada do universo fala a VEJA sobre a importância do E-ELT e como ele ajudará a astronomia

Como o E-ELT vai ajudar no estudo da expansão acelerada do universo? A enorme potência do telescópio vai permitir novas estratégias para observar a expansão do universo – certamente este será o maior impacto sobre o que sabemos sobre a idade do universo. Um dos projetos interessantes que o E-ELT poderá realizar é a medição direta das ondas emitidas pelos mais remotos objetos, criados na formação do universo, à medida que ele se expande. Essa é a forma mais direta que podemos fazer da aceleração do universo, mas será um desafio especialmente difícil de vencer. O E-ELT vai permitir também o estudo de supernovas – grandes explosões de estrelas – em distâncias sem precedentes – e quanto mais longe se enxerga no cosmo, mais se volta ao passado. Os cientistas conseguem fazer o cálculo ao verificar o quanto o feixe de luz sofreu um desvio para o vermelho no espectro de cores. Quanto maior esse desvio, por mais tempo o feixe de luz viajou.

Qual é a importância do E-ELT para a astronomia e para a humanidade? A astronomia atua no coração da exploração do universo ao tentar definir nosso lugar nele e como as leis da física funcionam nas maiores escalas. É raro encontrar alguém que já observou as estrelas no céu e nunca se fez as perguntas que a astronomia tenta responder. Em um nível mais prático, a astronomia é a porta que crianças podem usar para interagir com a ciência e se tornarem futuros inventores e empreendedores. Como pesquisa básica, a astronomia oferece ideias que têm o potencial para revolucionar nosso mundo em termos econômicos. A astronomia na Austrália, por exemplo, nos trouxe o Wi-Fi, a patente mais valiosa do país. Ela foi desenvolvida baseada em técnicas de observação de distantes buracos-negros em evaporação!

Que tipo de nova ciência ele vai nos permitir fazer? Penso que a área onde o impacto será maior é a de Planetas e Cosmologia. Estou muito empolgado com a perspectiva de usar o E-ELT para enxergar o nascimento de estrelas e galáxias há 13,5 bilhões de anos à medida que o universo emergia do plácido mar de hidrogênio e hélio que eram sintetizados nos primeiros minutos após o Big Bang. Acho que caracterizar planetas e sistemas planetários em formação em volta de outras estrelas também será um dos mais importantes e empolgantes aspectos do programa científico do E-ELT, fazendo imagens diretas de planetas maiores e possivelmente caracterizando suas atmosferas.

O site de VEJA visitou dois dos maiores complexos astronômicos do Obsevartório Europeu do Sul. Saiba mais sobre os projetos:

ESO
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