Por Telescópio Equipado com a Maior Câmera Digital do Mundo: Uma Revolução na Astronomia
No elevado Cerro Pachón, cuja altitude atinge 2.682 metros, a maior câmera digital do mundo aguarda ansiosamente sua ativação. Sua missão, embora aparentemente simples, reveste-se de uma ambição sem igual: capturar a totalidade do firmamento noturno com uma precisão ímpar e, assim, revelar alguns dos mistérios mais profundos que permeiam o cosmos.
Integrada ao Observatório Vera C. Rubin, cuja construção se encontra em fase de conclusão, esta extraordinária câmera ostenta uma impressionante resolução de 3.200 megapixels — cifra que corresponde ao número total de pixels em aproximadamente 300 dispositivos móveis. Cada fotografia abarcará uma extensão do céu equivalente a 40 luas cheias, permitindo uma visualização sem precedentes.
Com um ritmo de operação notável, o telescópio realizará imagens de todo o céu visível a cada três noites, gerando milhares de fotografias que capacitarão os astrônomos a observar qualquer objeto em movimento ou alteração de brilho. As implicações dessa empreitada são vastas, e a expectativa de que o Vera C. Rubin desvende cerca de 17 bilhões de estrelas e 20 bilhões de galáxias anteriormente desconhecidas é apenas o início de uma nova era na exploração astronômica.
“É indiscutível que o Rubin terá um impacto monumental”, afirma Clare Higgs, especialista em divulgação astronômica do observatório. “Estamos empreendendo uma exploração do céu noturno de uma forma sem precedentes, proporcionando-nos a capacidade de responder a indagações que ainda não ousamos formular.”
Ao longo de uma década, o telescópio realizará um levantamento metódico do firmamento, capturando 1.000 imagens a cada noite. “Dentro de dez anos, estaremos imersos em discussões sobre novos domínios da ciência, novas categorias de objetos e novas descobertas que, neste momento, me são completamente desconhecidas. Essa incerteza, na verdade, é o que torna o futuro tão fascinante”, complementa Higgs.
Preparativos para a Ativação
Em construção desde 2015, o telescópio recebe o nome em honra à renomada astrônoma americana Vera Rubin, falecida em 2016, que, entre suas numerosas contribuições ao campo, foi a primeira a confirmar a existência da matéria escura — aquela substância evasiva que compõe a maior parte da matéria do universo, mas que permanece invisível aos olhos humanos.
O projeto teve início no alvorecer dos anos 2000, impulsionado por generosas doações privadas, destacando-se as contribuições dos bilionários Charles Simonyi e Bill Gates. Posteriormente, o financiamento foi assegurado em parceria pelo Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA e pela Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos, que, em conjunto com o Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC — um prestigiado centro de pesquisa operado pela Universidade de Stanford, na Califórnia —, assume a administração do empreendimento.
Embora o Observatório Rubin seja um equipamento nacional dos Estados Unidos, sua localização nos Andes chilenos não é casual. Este sítio privilegiado abriga diversos outros telescópios, escolhido por razões que vão além da mera conveniência. “Para telescópios ópticos, é imprescindível que o local seja elevado, obscuro e seco”, esclarece Higgs, aludindo aos desafios impostos pela poluição luminosa e pela umidade atmosférica, fatores que comprometem a sensibilidade dos instrumentos.
“É essencial dispor de uma atmosfera extremamente estável e bem caracterizada, e a qualidade do céu noturno no Chile é verdadeiramente excepcional, o que justifica a concentração de tantos telescópios na região”, complementa ela. “Embora o local seja remoto, sua acessibilidade é suficiente para que a extração de dados da montanha não represente um desafio — há uma infraestrutura adequada da qual o Rubin poderá se beneficiar.”
Atualmente, o telescópio encontra-se nas fases finais de construção, com a previsão de ativação para 2025. “Estamos engajados na montagem de todos os componentes, os quais já se encontram no cume da montanha — este é um marco significativo que alcançamos neste verão”, observa Higgs.
“Antecipamos que, na primavera do próximo ano, possamos unir todas as partes, alinhar os sistemas e assegurar que toda a infraestrutura, desde o cume até nossos sistemas de processamento de dados, esteja perfeitamente otimizada. Este projeto representa literalmente décadas de trabalho preparatório, mas a verdadeira confirmação de seu êxito só ocorrerá quando tudo estiver devidamente ativado.”
Após alguns meses de testes, ao final de 2025, o observatório realizará suas primeiras observações, embora Higgs enfatize que existe uma “fluidez” nesse cronograma.
“Dez Milhões de Alertas por Noite”
A missão primordial do Observatório Rubin é denominada LSST — Levantamento de Legado de Espaço e Tempo. “Trata-se de um levantamento que se estenderá por dez anos, no qual observaremos o céu do hemisfério sul todas as noites, repetindo essa tarefa a cada três noites. Em essência, estaremos criando uma espécie de filme do céu do sul ao longo de uma década”, elucida Higgs.
A capacidade da câmera é assombrosa, sendo capaz de capturar uma imagem a cada 30 segundos, o que resultará em uma produção diária de 20 terabytes de dados — volume equivalente ao que uma pessoa média consome ao assistir Netflix por três anos ou ao escutar Spotify por cinquenta anos. Ao final do levantamento, espera-se que sejam gerados mais de 60 milhões de gigabytes de dados brutos.
Entretanto, a transferência de cada imagem do Chile para a Califórnia levará apenas 60 segundos, onde inteligência artificial e algoritmos serão empregados para uma análise inicial. Essa tecnologia será responsável por identificar quaisquer variações ou objetos em movimento, gerando alertas quando algo notável for detectado.
“Estamos projetando a emissão de aproximadamente 10 milhões de alertas por noite oriundos do telescópio”, declara Higgs. “Esses alertas referem-se a qualquer alteração observada no céu e englobam uma vasta gama de fenômenos científicos, incluindo objetos do sistema solar, asteroides e supernovas. Antecipamos a detecção de milhões de estrelas em nosso sistema solar e bilhões de galáxias, o que torna o aprendizado de máquina uma ferramenta imprescindível para essa tarefa.”
Os dados gerados pelo telescópio serão inicialmente compartilhados com um grupo restrito de astrônomos a cada ano. Após um período adicional de dois anos, cada conjunto de dados será disponibilizado ao público, permitindo que a comunidade científica global se beneficie dessa rica fonte de informação, conforme explica Higgs.
Quatro áreas principais de pesquisa emergem como foco central a partir dos dados gerados pelo telescópio:
- Elaboração de um Inventário do Sistema Solar: Este esforço inclui a descoberta de diversos novos corpos celestes e, possivelmente, a identificação do hipotético planeta oculto conhecido como Planeta Nove.
- Mapeamento Integral de Nossa Galáxia: Uma ambição que visa proporcionar um entendimento abrangente da estrutura e composição da Via Láctea.
- Exploração de Objetos Transientes: Esta categoria especial abrange aqueles fenômenos que experimentam variações de posição ou brilho ao longo do tempo, oferecendo insights valiosos sobre dinâmicas cósmicas.
- Compreensão da Natureza da Matéria Escura: Um dos maiores desafios da astronomia contemporânea, onde a busca por elucidar os mistérios da matéria escura promete revolucionar nossa compreensão do universo.
“É plausível afirmar que o Rubin contribuirá significativamente para aproximadamente dez áreas distintas da ciência”, assevera Higgs. “Por exemplo, prevejo que, em poucos meses, seremos capazes de observar mais supernovas do Tipo I do que foram registradas até hoje. Em relação aos objetos interestelares, atualmente contamos com dois candidatos, mas espero que o Rubin amplie esse número para, pelo menos, uma quantidade considerável.”
“A magnitude de nossa pesquisa permitirá que transitemos de um número limitado de observações para uma amostra estatisticamente significativa em diversos campos, e o impacto científico que isso poderá acarretar é verdadeiramente colossal.”
“Revoluções estão a Caminho”
A comunidade astronômica manifesta um entusiasmo contagiante em relação ao Observatório Vera Rubin, conforme destaca David Kaiser, professor de física e titular da Cátedra Germeshausen de História da Ciência no Massachusetts Institute of Technology. Segundo Kaiser, espera-se que o telescópio desempenhe um papel crucial na elucidação de questões históricas relacionadas à matéria escura e à energia escura — dois dos aspectos mais persistentes e enigmáticos de nosso universo.
“O Observatório Vera Rubin proporcionará aos astrônomos a capacidade de mapear a distribuição da matéria escura de uma forma sem precedentes, fundamentando-se no modo como essa substância curva o trajeto da luz estelar convencional — um fenômeno conhecido como ‘lente gravitacional’”, explica Kaiser.
“A matéria escura parece ser onipresente em todo o cosmos, mas a quantificação exata de como ela se agrupa ou se organiza ao longo do tempo ainda representa um desafio considerável, especialmente em vastas extensões do céu noturno”, acrescenta ele. Ao acumular dados adicionais sobre a distribuição da matéria escura, o Observatório Vera Rubin poderá auxiliar os astrofísicos na análise de suas propriedades intrínsecas, abrindo novos horizontes para o entendimento do universo.
Outro enigma cósmico de longa data que o Observatório Vera Rubin pode contribuir para a solução é a busca pelo Planeta Nove.
Konstantin Batygin, professor de ciência planetária no Instituto de Tecnologia da Califórnia e autor de diversos artigos acadêmicos sobre o tema, afirma que o telescópio não apenas “oferece uma oportunidade concreta de detectar diretamente o Planeta Nove, mas, mesmo que o planeta permaneça oculto à observação direta, o mapeamento meticuloso da arquitetura dinâmica do sistema solar externo — especialmente a distribuição orbital de pequenos corpos — proporcionará testes cruciais para a hipótese do Planeta Nove.”
Em suma, ressalta ele, o Observatório Vera Rubin está prestes a revolucionar nossa compreensão do sistema solar externo e é preparado para ser um verdadeiro “divisor de águas”.
Kate Pattle, professora do Departamento de Física e Astronomia da University College London, observa que poucos astrônomos permanecem indiferentes em relação ao Rubin. Isso se deve ao fato de que ele mapeará o espaço em escalas que variam do mais próximo — rastreando asteroides adjacentes à Terra em nosso próprio sistema solar — até as vastas extensões do cosmos, mapeando a distribuição da matéria escura em todo o universo.
“Rubin revisitara as mesmas porções do firmamento de forma reiterada, o que resultará na abertura de novas fronteiras no estudo de transientes astronômicos — identificando estrelas variáveis, monitorando remanescentes de supernovas à medida que decaem e observando explosões de raios gama de altíssima energia, além da variabilidade de quasares, que são galáxias remotas e extremamente ativas. Através desse trabalho, o observatório proporcionará uma perspectiva sem precedentes sobre a evolução de nosso universo e das estrelas e galáxias que o habitam.”
De acordo com Priyamvada Natarajan, professora de astronomia e física na Universidade Yale, o Observatório Vera Rubin está prestes a estabelecer novos recordes em diversas áreas, e toda a comunidade astronômica aguarda ansiosamente o início de suas operações.
O levantamento que será realizado fornecerá dados para uma miríade de projetos científicos, abordando questões fundamentais de maneira abrangente — abrangendo desde os limites do nosso sistema solar até as regiões mais distantes do universo. Isso incluirá um verdadeiro tesouro de galáxias, aglomerados, quasares, supernovas, explosões de raios gama e outros transientes.
“Além disso, enriquecerá nossa compreensão do sistema solar, apresentando um inventário inédito de asteroides próximos à Terra e objetos do cinturão de Kuiper — uma região composta por corpos gelados além da órbita de Netuno. Em suma, haverá algo para cada pesquisador”, conclui Natarajan.
Ela acrescenta que a descoberta mais fascinante seria se o telescópio conseguisse elucidar a verdadeira natureza da matéria escura — uma revelação que, sem dúvida, encantaria Vera Rubin.
“Foi, afinal, o trabalho seminal de Vera na detecção da matéria escura em galáxias espirais na década de 1970 que deu início a esta busca incansável”, observa Natarajan. “As perspectivas que se apresentam são irresistíveis — e revoluções estão, sem dúvida, a caminho.”
