Um telescópio de 45 anos receberá uma atualização de alta tecnologia que permitirá procurar respostas para as perguntas mais intrigantes da astronomia, incluindo a existência de energia escura, uma força invisível hipotética que pode estar impulsionando a expansão de o universo.
O telescópio Nicholas U. Mayall, no Arizona, fechou no início desta semana para se preparar para a instalação de um dispositivo de 9 toneladas que contará com 5.000 robôs do tamanho de lápis, visando sensores de fibra óptica em galáxias distantes.
A cada 20 minutos, os robôs giratórios se reposicionam para permitir que o instrumento - chamado Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI) - capture uma nova parte do céu. Dez instrumentos extremamente poderosos chamados espectrógrafos analisarão a luz dos objetos distantes capturados pelos sensores e criarão o que foi descrito como o maior e mais detalhado mapa 3D do universo até o momento.
"Começamos com um design conceitual para o instrumento em 2010", disse Joseph Silber, engenheiro de projeto DESI que trabalha no Laboratório Lawrence Berkeley da Universidade da Califórnia, em comunicado. "É baseado na ciência que foi feita no instrumento BOSS (Oscilação Espectroscópica de Oscilação Baryon). Mas tudo é feito de maneira robótica, em vez de manual."
O instrumento BOSS, no Apache Point Observatory, no Novo México, possui 1.000 fibras ópticas que podem detectar sinais de luz das galáxias mais fracas e mais distantes. Para a DESI, os engenheiros usaram cinco vezes mais fibras. Os pesquisadores da BOSS precisam usar placas de metal com furos cuidadosamente para direcionar as fibras ópticas em direção a seus alvos. Para cada parte do céu que eles querem imaginar, os engenheiros precisam criar novas placas e montá-las no telescópio. No caso do DESI, os robôs farão todo o trabalho duro, aumentando consideravelmente a velocidade da digitalização, disseram os pesquisadores.
"Existem 5.000 robôs individuais e cada um deles aciona uma fibra óptica", disse Silber à Live Science. "A fibra óptica é então encaminhada cerca de 50 metros abaixo do telescópio para uma sala separada onde esses instrumentos espectrográficos muito grandes e sensíveis estão instalados".
Ao medir como o comprimento de onda da luz proveniente de galáxias distantes (ou qualquer objeto celeste) muda, os pesquisadores serão capazes de descobrir a que distância estão e com que rapidez as galáxias estão se afastando. Quando um objeto está se afastando de nós, sua luz muda para a parte vermelha do espectro da luz (um comprimento de onda mais longo), e é por isso que é chamado desvio para o vermelho.
A escala e a complexidade do mapa ajudarão os cientistas a entender como a energia escura e a gravidade competiram ao longo da evolução do universo. A energia escura é a força ainda não comprovada que compete com a gravidade e causa a expansão acelerada do universo. Estima-se que a energia escura represente 68% da energia total presente no universo.
A sensibilidade do instrumento permitirá que os astrônomos vejam galáxias tão distantes que sua luz viaja para a Terra muitos bilhões de anos. Os pesquisadores disseram que o instrumento, analisando quanto tempo leva para chegar à luz, permitiria que eles voltassem a ver 11 bilhões de anos atrás.
"Uma das principais maneiras que aprendemos sobre o universo invisível é por seus efeitos sutis no agrupamento de galáxias", disse Daniel Eisenstein, co-porta-voz da DESI Collaboration, da Universidade de Harvard. "Os novos mapas do DESI fornecerão um novo nível de sensibilidade requintado em nosso estudo de cosmologia".
Durante seus cinco anos de operações planejados, o DESI medirá velocidades de cerca de 30 milhões de galáxias e quasares - buracos negros supermassivos cercados por um disco de material em órbita, de acordo com Brenna Flaugher, cientista do projeto DESI que lidera o Departamento de Astrofísica no Acelerador Nacional Fermi Laboratório.
"Em vez de uma de cada vez, podemos medir as velocidades de 5.000 galáxias por vez", disse ela.
O instrumento, uma colaboração entre 71 instituições de pesquisa, capturará cerca de 10 vezes mais dados do que seu antecessor, o BOSS.
"Este projeto tem como objetivo gerar grandes quantidades de dados", disse o diretor do DESI, Michael Levi, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab), que lidera o projeto. Os pesquisadores usarão os dados em simulações de universos por computador.
Silber e sua equipe já produziram 3.000 robôs de posicionamento e os instalaram em pétalas em forma de cunha que serão incorporadas no plano focal do instrumento. As seis lentes da DESI estão atualmente em tratamento final na University College London e serão enviadas para os EUA nesta primavera para que a instalação dos componentes possa começar.
A DESI deve realizar suas primeiras medições na primavera de 2019.
