O MOONS — sigla de Multi-Object Optical and Near-infrared Spectrograph — alcançou a chamada primeira luz a 3 de setembro, no Observatório do Paranal, no Chile. A expressão não significa que o telescópio tenha descoberto imediatamente um novo objecto: é o marco que confirma que um instrumento recém-instalado conseguiu observar e produzir dados astronómicos.
A primeira luz de um instrumento construído para contar estrelas
Instalado num dos telescópios de 8 metros do VLT do Observatório Europeu do Sul, o MOONS foi concebido para fazer algo que uma câmara normal não consegue fazer com a mesma escala. Em vez de captar apenas uma fotografia, recolhe a luz de muitas estrelas e galáxias e separa-a nas suas diferentes cores, ou comprimentos de onda. Esses espectros permitem estimar propriedades como a composição química, a massa e a velocidade dos objectos observados.
A região observada na primeira luz do MOONS, com os alvos assinalados pelas fibras ópticas. Crédito: ESO/MOONS team/VVV survey/F. Char.
Mil fibras posicionadas por robôs
O instrumento tem cerca de mil fibras ópticas, cada uma montada num posicionador robótico. O sistema move-as com precisão para as posições exactas de aproximadamente mil alvos astronómicos espalhados pelo campo de visão do telescópio.
Depois de recolhida, a luz é encaminhada para dois espectrógrafos idênticos, com 500 fibras cada um. A comparação entre os comprimentos de onda funciona como uma impressão digital: diferentes elementos químicos deixam marcas diferentes no espectro, enquanto o deslocamento dessas marcas ajuda a medir o movimento dos objectos e a expansão do Universo.
Esta arquitectura permite observar muitos alvos de uma só vez. É uma diferença decisiva quando a pergunta científica não é apenas “o que existe aqui?”, mas “como se comporta uma população inteira de estrelas ou galáxias?”.
Portugal construiu partes críticas
O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é membro do consórcio internacional e tem José Afonso como investigador principal do MOONS em Portugal. A contribuição nacional não se resume à análise dos dados: inclui componentes essenciais da própria instrumentação.
Entre eles está o Field Corrector, um sistema óptico com uma lente de quase um metro de diâmetro que optimiza a imagem formada pelo telescópio. O IA também participou no desenvolvimento do Front-End, uma estrutura com cerca de dois metros de diâmetro que liga o instrumento ao telescópio e integra vários subsistemas necessários ao seu funcionamento.
Segundo o IA, o projecto percorreu cerca de 16 anos desde os primeiros conceitos até à primeira luz. Para a instrumentação astronómica portuguesa, o momento marca a passagem de décadas de preparação científica e tecnológica para uma fase em que os componentes construídos e testados começam finalmente a produzir observações no céu.
Ver através da poeira da Via Láctea
Uma das vantagens do MOONS é trabalhar no vermelho e no infravermelho próximo. O centro da Via Láctea está escondido por nuvens de poeira que bloqueiam grande parte da luz visível. O infravermelho atravessa melhor essa poeira, permitindo estudar estrelas que permanecem ocultas para instrumentos que observam apenas no visível.
O espectrógrafo também foi pensado para estudar galáxias muito distantes. À medida que o Universo se expande, a luz de objectos longínquos chega-nos deslocada para comprimentos de onda maiores, sobretudo no infravermelho. Ao combinar a sensibilidade do MOONS com o espelho do VLT, os astrónomos poderão comparar a evolução da Via Láctea com a de galáxias que vemos numa fase muito mais antiga do Universo.
Os primeiros espectros obtidos pelo MOONS; as marcas mostram assinaturas químicas de estrelas observadas. Crédito: ESO/MOONS team/VVV survey.
Dez toneladas a menos de 233 graus
Para que o calor do próprio equipamento não contamine a observação infravermelha, os espectrógrafos estão dentro de um crióstato. O conjunto tem cerca de 4,5 metros de altura, pesa mais de dez toneladas e é arrefecido com 5.000 litros de azoto líquido, a temperaturas entre –143 e –233 graus Celsius.
É uma escala pouco visível nas imagens de uma primeira luz, mas explica por que razão o MOONS é uma obra de engenharia e não apenas mais um detector ligado a um telescópio. Posicionar mil fibras, manter os espectrógrafos estáveis e evitar radiação térmica exige que óptica, robótica, electrónica, criogenia e software funcionem como um único sistema.
O mapa tridimensional que ainda falta fazer
O ESO prevê uma vida operacional de cerca de dez anos para o instrumento, durante os quais poderá observar até dez milhões de objectos. Na Via Láctea, o objectivo inclui medir velocidades e composições de milhões de estrelas, até distâncias de cerca de 40.000 anos-luz, para construir um mapa tridimensional mais completo da nossa galáxia.
Esses resultados ainda não existem: a primeira luz confirma o funcionamento inicial, não entrega as conclusões científicas de uma década de observações. Mas o marco já demonstra que um instrumento com participação portuguesa está pronto para abrir uma janela infravermelha sobre estrelas escondidas e galáxias muito antigas.
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