Imagem de tomografia laser do planeta Netuno

ESO
18/07/2018

Planeta Netuno. [1]
O instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montado no Very Large Telescope do ESO (VLT) trabalha com uma unidade de óptica adaptativa chamada GALACSI. Esta unidade faz uso da Infraestrutura de 4 Estrelas Guia Laser, um subsistema da Infraestrutura de Óptica Adaptativa. Esta infraestrutura fornece óptica adaptativa aos instrumentos do Telescópio Principal nº4 do VLT. O MUSE foi o primeiro instrumento a tirar partido desta instalação e tem agora dois modos de óptica adaptativa — o Modo de Campo Largo e o Modo de Campo Estreito [2].

Modo de Campo Largo do MUSE juntamente com o GALACSI em modo de solo corrige os efeitos da turbulência atmosférica até 1 km acima do telescópio, para um campo de visão relativamente amplo. O novo Modo de Campo Estreito que usa Tomografia Laser, no entanto, corrige a turbulência atmosférica que ocorre por cima do telescópio a todas as altitudes, dando assim origem a imagens muito mais nítidas, embora numa região do céu menor [3].

Com esta nova capacidade, o telescópio de 8 metros atinge o limite teórico de nitidez de imagem, não estando assim limitado à distorção atmosférica, algo muito difícil de conseguir no óptico, mas que fornece imagens comparáveis, em termos de nitidez, às que são obtidas com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Esta nova tecnologia permitirá aos astrônomos estudar com um detalhe sem precedentes objetos celestes tais como buracos negros supermassivos no centro de galáxias distantes, jatos emitidos por estrelas jovens, aglomerados globulares, supernovas, planetas e seus satélites no Sistema Solar, entre outros.

A óptica adaptativa é uma técnica que compensa os efeitos de distorção da atmosfera terrestre, o chamado seeingastronômico, fenômeno que representa um enorme problema para todos os telescópios colocados no solo. A mesma turbulência atmosférica que faz cintilar as estrelas quando observadas a olho nu, dá origem a imagens pouco nítidas do Universo, obtidas por telescópios grandes. A luz das estrelas e galáxias fica distorcida ao passar através da camada protetora da nossa atmosfera e por isso os astrônomos têm que utilizar tecnologias inovadoras para melhorar de forma artificial a qualidade destas imagens.

Para isso, quatro raios laser brilhantes foram fixados ao Telescópio Principal nº4 do VLT, projetando no céu uma intensa luz alaranjada de 30 cm de diâmetro, que estimula os átomos de sódio que se encontram na atmosfera superior. São deste modo criadas Estrelas Guia Laser artificiais, cuja luz é usada pelos sistemas de óptica adaptativa para determinar a turbulência existente na atmosfera e calcular as correções necessárias, mil vezes por segundo, que são fornecidas ao espelho secundário fino e deformável do telescópio, o qual altera constantemente a sua forma, corrigindo assim estes efeitos de distorção da luz.

O MUSE não é o único instrumento que tira partido da Infraestrutura de Óptica Adaptativa. Outro sistema de óptica adaptativa, o GRAAL, está já em operação com a câmera infravermelha HAWK-I. E daqui a alguns anos, virá mais um novo instrumento, o ERIS. Em conjunto, estes grandes desenvolvimentos em óptica adaptativa estão melhorando a já muito poderosa frota de telescópios do ESO, trazendo até nós um Universo cada vez mais nítido.

Este novo modo também constitui um importante passo em frente para o Extremely Large Telescope do ESO (ELT), o qual necessitará de Tomografia Laser para atingir os seus objetivos científicos. Estes resultados do Telescópio Principal nº4 do VLT com a Infraestrutura de Óptica Adaptativa ajudarão os engenheiros e cientistas do ELT a implementar tecnologias de óptica adaptativa semelhantes no telescópio de 39 metros. [4]

[1] Crédito da imagem: ESO/P. Weilbacher (AIP).

[2] O MUSE e o GALACSI em Modo de Campo Largo fornecem uma correção para um campo de largura de 1 minuto de arco, com 0,2” por 0,2” pixels de tamanho. Este novo Modo de Campo Estreito do GALACSI cobre um campo muito mais pequeno, de 7,5 segundos de arco, mas com pixels muito menores, 0,025” por 0,025”, o que permite explorar completamente a resolução máxima.

[3] A turbulência atmosférica varia com a altitude; alguma camadas causam mais degradação aos raios luminosos das estrelas do que outras. A complexa técnica de óptica adaptativa por Tomografia Laser pretende corrigir principalmente a turbulência nestas camadas atmosféricas. É seleccionado um conjunto de camadas pré-definidas para o Modo de Campo Estreito do MUSE/GALACSI, a 0 km (camada no solo, que é sempre um contribuinte importante) a 3 km, a 9 km e a 14 km de altitude. O algoritmo de correção é otimizado em seguida para estas camadas, permitindo aos astrônomos atingir uma qualidade de imagem quase tão boa como a obtida com uma estrela guia natural e conseguindo assim atingir o limite teórico do telescópio.

[4] Esta notícia científica foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Gustavo Rojas.

Como citar esta notícia científica: ESO. Imagem de tomografia laser do planeta Netuno . Tradução de Margarida Serote e Gustavo Rojas. Saense. http://www.saense.com.br/2018/07/imagem-de-tomografia-laser-do-planeta-netuno/. Publicado em 18 de julho (2018).

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O ESO (European Southern Observatory) é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronômico mais produtivo do mundo.

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