Legenda: A mesa de controle do banco Jodrell original, com vista para o telescópio Lovell. Crédito: Anthony Holloway.
Na semana passada, vimos a face pública do Observatório Jodrell Bank, o Discovery Center. Mas nesta semana, temos uma excursão nos bastidores do coração deste impressionante e histórico observatório.
O Dr. Tim O’Brien é diretor associado do Observatório Jodrell Bank e leitor de astrofísica na Escola de Física e Astronomia da Universidade de Manchester. Quando começamos nosso tour pelos telescópios, sala de controle e computadores, ele explica o papel de Jodrell no desenvolvimento histórico da radioastronomia. O telescópio Lovell, no coração do observatório, é hoje um edifício listado como grau 1, além de estar na vanguarda das pesquisas científicas atuais e até futuras.
O Jodrell Bank era originalmente o local do campo de testes do Departamento de Botânica da universidade. O Observatório foi fundado por Sir Bernard Lovell quando a interferência dos bondes interrompeu a pesquisa sobre raios cósmicos que ele realizava na Escola de Física do campus principal da universidade. Sir Bernard mudou seu equipamento de radar para o local em 1945 para tentar encontrar ecos de rádio a partir das trilhas ionizadas dos raios cósmicos, mas, em vez disso, fundou uma nova área de pesquisa sobre meteoros.
O telescópio Lovell (originalmente o Mark I) foi o maior radiotelescópio dirigível do mundo (76,2 m de diâmetro) e o único capaz de rastrear o foguete de lançamento do Sputnik 1 em 1957; ainda é o terceiro maior do mundo. Além de rastrear e receber dados de sondas como Pioneer 5, em 1960, e Luna 9, em 1966, um programa contínuo de atualizações permitia o escopo de medir distâncias à Lua e Vênus e pesquisar pulsares, masers astrofísicos, quasares e lentes gravitacionais. Ele forneceu os estudos mais extensos de pulsares em sistemas binários de estrelas e descobriu o primeiro pulsar em um aglomerado globular. Ele detectou a primeira lente gravitacional e também foi usada para observações SETI. Agora em sua terceira superfície refletora, um programa contínuo de atualizações a tornou mais poderosa do que nunca.
Em 1964, o radiotelescópio elíptico Mark II foi concluído. Ela fica no meio de um campo, obscurecendo a pequena cúpula de observação que abriga o telescópio óptico de ensino de Tim e cercada por cabanas do pós-guerra com o nome da pesquisa feita nelas, então uma é chamada Radiante (após meteoros) e outra Lua. Com um eixo principal de 38,1 me um eixo menor de 25,4 m, o Mark II é usado principalmente ao lado do Lovell como parte da e-MERLIN (Rede de Interferômetros Ligados a Rádios com Elementos Múltiplos), a instalação nacional de radioastronomia do Reino Unido operada pela Jodrell. Isso inclui até 7 escopos de rádio: Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall e Pickmere. O e-MERLIN tem a linha de base mais longa (separação de telescópios) de 217 km e uma resolução superior a 50 miliarcsegundos, que se compara ao Telescópio Espacial Hubble, mas no rádio, em vez dos comprimentos de onda visíveis. A filial de Jodrell em Manchester também abriga o Nó do Centro Regional do Reino Unido para o ALMA (o Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array) no Chile.
O telescópio de 42 pés fica na entrada do edifício principal que abriga a sala de controle. A principal tarefa dos telescópios é monitorar continuamente o Pulsar no coração da Nebulosa do Caranguejo (o tempo todo está acima do horizonte). Tim neste momento mostrou seu truque impressionante de demonstrar matematicamente que o alcance estava de fato apontando para o Pulsar de Caranguejo, calculando a partir da Ascensão Reta do pulsar (05h 34m 31.97s) e Declinação (+ 22d 00m 52.1s) onde estaria o céu no momento. Ele coletou mais de 30 anos de dados que representam 4% da idade do pulsar, fornecendo pistas vitais sobre como os pulsares evoluem.
Legenda: Dr. Tim O’Brien conversando com o professor Brian Cox e Dara O’Biain na sala de controle durante o Stargazing Live Credit: Universidade de Manchester
Tim teve a gentileza de me permitir entrar na Sala de Controle, que não é vista com frequência por visitantes em geral no site, embora seja palco da série anual Stargazing Live da BBC TV, organizada pelos professores Brian Cox e Dara O'Briain. Ilustra perfeitamente o papel histórico e atual de Jodrell na radioastronomia. É uma mistura maravilhosamente britânica de tecnologia de computador de última geração, equipamento original dos anos 50 e todos os pontos entre eles. Existem monitores de tela plana maciços em um canto que exibem e podem controlar cada um dos escopos, um relógio atômico ao lado de armários de madeira e vidro que abrigam agulhas que contornam a pressão do ar, a velocidade do vento e as variações de temperatura em rolos ou discos de papel. No centro da sala está a mesa de controle original em forma de ferradura da década de 1950.
A vasta janela tem vista para o escopo de Lovell, que foi "estacionado" durante a minha visita, enquanto a tigela refletora recebia uma nova camada de tinta, apontando diretamente para o zênite com os freios aplicados. Se os ventos aumentarem durante uma observação, o prato deve ser elevado e movido para um alvo mais alto no céu. Se os ventos atingirem 45 milhas por hora, o prato deve ser estacionado nessa posição vertical. Felizmente, isso não acontece com muita frequência. Um acúmulo intenso de neve pode distorcer a forma do prato, por isso ele deve ser retirado. A sala de controle está aberta 24 horas por dia, 365 dias do ano. Toda a sala tem uma quantidade muito satisfatória de luzes piscando, mostradores, botões e interruptores. Como Tim corretamente diz: "Você precisa de muitas luzes piscantes".
Jodrell abriga vários clusters de computação de uso geral e especializados. Desde a década de 1960, a Lovell e a Mark II têm participado regularmente do VLBI (Very Long Baseline Interferometry), que inclui telescópios na Europa, China e África e também pode ser vinculado ao VLBA (Very Long Baseline Array) na América para criar um telescópio. tamanho do planeta, capaz de produzir as imagens mais nítidas em toda a astronomia. A sala do VLBI abriga uma enorme variedade de receptores e equipamentos de gravação. Isso inclui um receptor GPS, com precisão de 0,5 milissegundos, carinhosamente conhecido como Relógio Totalmente Preciso, embora eles tenham outros mais novos com precisão de 25 nanossegundos e seu relógio atômico maser tenha precisão de 1 parte em 10 ^ 15 ou 1 segundo a cada 30 milhões de anos! Os nomes são os mesmos da Jodrell, cinco geradores de sinais, usados para converter frequências no receptor, são rotulados como Sharon, Tracy, Nigel, Kevin e Darren.
Legenda: O telescópio Mark II no Jodrell Bank. Crédito: The Author
A Jodrell foi pioneira na conexão de radiotelescópios por centenas de quilômetros e construiu a rede de fibra óptica dedicada que conecta todos os sete telescópios e-MERLIN. Tim parou diante de uma porta azul imponente e pesada, adornada com numerosos sinais de alerta dramáticos e cantarolando ameaçadoramente, com a mão em uma robusta alavanca de operação. Este era o lar do correlator e-MERLIN, o foco dos sete telescópios e o coração da rede. Ele deve ser cuidadosamente blindado para não interferir nos escopos de rádio no local. Tim digitou o código de entrada, puxou a alavanca e o zumbido suave tornou-se um rugido ensurdecedor quando entramos em uma sala de metal, mantidos frios com ar condicionado. Há enormes cilindros de gás no canto, prontos para encher a sala em caso de incêndio. No centro, há um armário de vidro fumê, do tamanho de um grande armário contendo o hub do computador com festões de cabos de fibra óptica amarrados aos telescópios e trazendo tantos dados para a sala quanto as viagens no resto da Internet do Reino Unido combinadas.
Jodrell tem cerca de 40 funcionários no local, com mais de 100 trabalhando no Alan Turing Building da Universidade em Manchester. A lista de programas de pesquisa do grupo abrange todos os aspectos da astronomia, desde o estudo do Big Bang até a descoberta de exoplanetas. Eles usaram pulsares para testar a teoria da gravidade de Einstein pela qual receberam o Prêmio EC Descartes Research. Eles desenvolveram amplificadores de baixo ruído para a sonda Planck da ESA, que apresentará seus resultados de cosmologia no próximo ano. Com uma rede europeia de radiotelescópios, eles estão usando pulsares para tentar a primeira detecção de ondas gravitacionais previstas por Einstein.
Olhando para o futuro, agora estão em andamento os trabalhos ao lado do edifício principal de controle na construção de um novo prédio para abrigar o Escritório Internacional de Projetos do SKA (Square Kilometer Array) a ser instalado na África e na Austrália, que quando concluído em 2024, será o maior radiotelescópio do mundo no século XXI. Quando partimos, pergunto a Tim o que estaria em sua lista de desejos para o futuro (todos os astrônomos têm uma lista de desejos, não é?) Ele gostaria de ver um sistema como o SKA estendido para cobrir o hemisfério norte e um futuro telescópio que poderia fazer observações em tempo real no céu inteiro, visando instantaneamente objetos transitórios, como as novas, que são o foco principal de sua própria pesquisa. Acho que sir Bernard aprovaria.
Saiba mais sobre o Jodrell Bank Center for Astrophysics
