A project of the Dark Energy Survey collaboration

Image

O melhor do melhor

A7F80C1E-EDAF-4EEA-A7B7-C6445B4DD7DD

 

Segundo-Tenente, Jake Jenson. West Point. Graduado com louvor. Nós estamos aqui porque vocês estão procurando o melhor do melhor do melhor, senhor! – Homens de Preto

 

Os céus mais limpos nos dão as melhores imagens e produzem as melhores pistas para o enigma da expansão cósmica.

Faça um passeio através das pastas dos casos dos Detetives da Energia Escura, e você verá belas imagens de galáxias feitas com a Câmera da Energia Escura, ou Dark Energy Camera. Apesar de terem diferentes formas, tamanhos, e cores, essas galáxias têm algo em comum: todas elas estão se afastando da nossa Via-Láctea, a velocidades da ordem de dezenas a centenas de milhões de quilômetros por hora. O Universo está em expansão, algo que já sabemos há cerca de 90 anos.

Se nós pudéssemos registrar as velocidades de cada uma dessas galáxias ao longo do tempo, o que iríamos encontrar? Será que continuariam as mesmas, aumentariam, ou diminuiriam? Já que a gravidade da Via-Láctea dá um puxãozinho nelas, Isaac Newton nos diria que elas deveriam diminuir sua velocidade com o tempo, assim como uma maçã jogada para cima no ar diminui sua velocidade (e depois cai) graças ao puxão da gravidade terrestre. Entretanto Isaac estaria errado, as galáxias estão ficando cada vez mais rápidas, não mais lentas. A expansão do Universo está acelerando, algo que só descobrimos 17 anos atrás. Os 300 detetives do Dark Energy Survey (DES) embarcaram numa missão de cinco anos para compreender porque isso está acontecendo. Nessa jornada, eles estão conduzindo o maior levantamento do cosmos já feito.

Apesar desses objetivos parecerem sublimes e profundos (e são), na verdade a função do DES é tirar fotos. Um monte delas. Numa noite típica, detetives do DES tiram cerca de 250 fotos do céu. Depois de cinco anos, nós teremos mais de 80.000 fotos em nosso álbum. Para cada fotografia, o obturador fica aberto por cerca de um minuto e meio para deixar entrar uma quantidade suficiente de luz de galáxias distantes. Em cada imagem, você pode contar aproximadamente 80.000 galáxias. Quando juntamos todas essa imagens, e levando em consideração que cada parte do céu vai ser fotografada umas 50 vezes, chegamos a ter imagens de cerca de 200 milhões de galáxias, .

Uma das maneiras de se aprender mais sobre energia escura – essa coisa que supostamente está causando a expansão acelerada do universo – é medir precisamente a forma dessas 200 milhões de galáxias e comparar elas entre si. Imagine tirar fotos de 200 milhões de pessoas, aproximadamente uma em cada 35 pessoas na Terra, para aprender sobre a diversidade da raça humana. Para obter a maior quantidade possível de informação sobre a nossa espécie, você vai querer que todas as suas fotos sejam tiradas por um fotógrafo profissional e sempre sob excelentes condições: boa iluminação, foco perfeito, sem tremor das mãos do fotógrafo ou movimento da pessoa em foco durante a exposição, etc. Mas inevitavelmente, com 200 milhões de fotos, dados os caprichos da vida e das pessoas, algumas fotos vão ficar melhor que outras. Em algumas, o indivíduo fica fora de foco, em outras, a luz de fundo atrapalha o contraste.

No Dark Energy Survey, nós estamos nos esforçando para conseguir as fotografias mais nítidas e melhores possíveis dessas 200 milhões de galáxias. Na qualidade de fotógrafos profissionais do céu noturno (também conhecidos como astrônomos), nós estamos usando o melhor equipamento que há – a Dark Energy Camera – a qual construímos nós mesmos. A câmera tem 570 Megapixels e 5 lentes enormes. Ela tem um sofisticado sistema de auto-focus para nos dar sempre a melhor imagem possível.

Pode guardar o flash, já que as galáxias queimam com a luz de bilhões de sóis.

Assim como em fotografia de pessoas, a Natureza nem sempre colabora. A Dark Energy Camera está montada no telescópio Blanco, localizado em Cerro Tololo no Andes Chileno. Esse lugar tem quase sempre noites limpas, mas ocasionalmente, algumas nuvens passam por ali. Turbulência na atmosfera, a qual faz as estrelas piscarem, faz com que as imagens de estrelas e galáxias fiquem ligeiramente borradas, mesmo se a câmera esteja perfeitamente focada. A câmera trabalha tirando fotos de toda a luz que se reflete no espelho de 4 metros de diâmetro do telescópio. Mas se uma frente fria chega, fazendo o ar no domo do telescópio ficar mais frio do que o espelho de 15 toneladas, plumas de ar quente se erguendo do espelho também produzem imagens borradas. As imagens mais penetrantes são aquelas tiradas quando se aponta o telescópio diretamente para cima – a medida que nos afastamos da vertical em que apontamos o telescópio, a luz tem que atravessar mais camadas de ar na atmosfera, o que contribui para borrar a imagem; como o nosso levantamento cobre grandes trechos de céu, não podemos apontar na vertical o tempo todo. Ventos fortes soprando através das aberturas do domo podem fazer com que o telescópio balance um pouco durante um exposição, também borrando a imagem. Uma vez que a Terra tem um movimento de rotação, durante a exposição o grande e pesado telescópio tem que compensar esse movimento continuamente, se movendo de maneira suave para acompanhar o alvo; qualquer desvio do movimento vai – como você já deve adivinhar – borrar a imagem.

Por todas essas e outras razões, a qualidade das imagens do DES variam. Em algumas noites, condições conspiram de forma a nos dar imagens perfeitas. Em outras, as imagens são um pouco mais borradas do que gostaríamos, dificultando o trabalho de se medir o formato das galáxias distantes. Se uma imagem ficou borrada demais, nós não a incluímos no album: em outra noite voltamos para tirar uma foto daquela região em particular. Até agora, cerca de 80% das imagens que tiramos estão boas o suficiente para incluirmos no album.

Na maioria das noites durante nossa temporada de observação, nós temos três detetives operando a câmera; cada um de nós fica lá por cerca de uma semana, e durante a temporada cerca de 50 detetives se revezam, em “turnos”. Na noite de 27 de Janeiro de 2015 eu estava no meio de minha semana de observação no telescópio com outros dois colegas de investigação, Yuanyuan Zhang da Universidade de Michigan e Andrew Nadolski da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. Naquela noite, Andrew estava pilotando a câmera, eu estava checando a qualidade das imagens, e Yuanyuan era nossa chefa.

As condições da noite estavam sensacionais. Apesar de um pouco úmido, a atmosfera estava extremamente suave e estável. Estávamos tirando fotos principalmente nos filtros que deixam passar a luz vermelha e próxima do infra-vermelho. A razão disso era que a Lua estava no céu, e a Lua é na verdade bem azul: filtros vermelhos bloqueiam a maior parte da luz da Lua que é espalhada pela atmosfera, permitindo que galáxias vermelhas sejam vistas contra o pano de fundo escuro do céu. Em sua famosa fotografia “Monolith, the Face of Half Dome” tirada no Parque Nacional de Yosemite, Ansel Adams usou um filtro vermelho (mas não infra-vermelho) para escurecer o céu azul a plena luz do dia resultando num efeito dramático.

Às 00:28 hora local, tiramos uma foto marcada pelo número 403841, usando um filtro próximo do infra-vermelho chamado banda z. A banda z é tão vermelha que está além do espectro visível que pode ser visto pelo olho humano, mas câmeras digitais, e a Dark Energy Camera em particular, são muito sensíveis à essa radiação. Computadores no telescópio analisam cada imagem logo após sua integração e mostram os resultados em um monte de monitores, de modo que possamos dizer se estamos tirando fotos que podem entrar em nosso album cósmico. Quando 403841 apareceu, a tela mostrou uma imagem profundamente penetrante. Análises posteriores nos convenceram de que ela era de fato a imagem mais penetrante das cerca de 35.000 já tiradas pelo DES até agora, considerando os dois anos de operação.

A imagem era tão penetrante que a luz de cada estrelas estava espalhada por apenas 0,6 segundos de arco ou 0,00017 graus. Para fins de comparação, esse é o tamanho angular de uma cratera de um quilometro na superfície da Lua vista da Terra. Ou pode considerar o tamanho de um fio de cabelo humano visto a uma distância de 30 metros.

Uma pequena parte da imagem 403841 é mostrada acima com cores falsas, mostrando uma grande galáxia espiral mais um bocado de galáxias menores e fracas e algumas estrelas brilhantes da nossa Via-Láctea. A estrela dentro do círculo vermelho na parte inferior direita da imagem tem sua luz espalhada  sobre cerca de 0,6 segundos de arco. Enquanto essas imagens coloridas talvez não sejam tão bonitas quanto outras em outros casos dos Detetives da Energia Escura, essa é o mais próximo do que uma imagem crua vinda diretamente da câmera parece. As imagens digitais cruas do DES são enviadas para o National Center fof Supercomputing Applications (Centro Nacional para Aplicações Supercomputacionais) em Urbana-Champaign, Illinois (se você tem menos de 40 anos, pergunte aos seus pais se eles se lembram de mandar um filme para revelar), para prepará-las para a análise científica por nossos colegas detetives do DES.

No DES, temos uma página web chamada “direito de se gabar” onde estão as melhores imagens tiradas em cada um dos cinco filtros e onde nossa amiga 403841 agora ocupa um lugar de destaque – a melhor da melhor. Mas a melhor coisas em recordes é que eles são feitos para serem quebrados.

 

–Det. Josh Frieman [Fermilab e Universidade de Chicago]

Tradução: Det. Ricardo Ogando e Det. Flávia Sobreira

 

What do you think about the darkness?

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s