Cientistas Criam Telescópio Para Observar Estruturas Galácticas Quase Invisíveis

Prezados amantes das atividades espaciais!

 

No dia de hoje (06/01), o portal Inovação Tecnológica noticiou que cientistas de de várias instituições ao redor do mundo criaram um projeto de telescópio para observar estruturas galácticas quase invisíveis.

 

[Imagem: Gayoung Lee et al. - 10.1117/1.JATIS.11.4.048002]

Esquema óptico do protótipo do telescópio K-DRIFT.

Estruturas de Baixo Brilho Superficial

 

Segundo a notícia do portal, de acordo com a cosmologia moderna, a maioria das galáxias é circundada por halos de luz, extensos mas muito tênues. São as chamadas estruturas de baixo brilho superficial, ou LSB na sigla em inglês (Low Surface Brightness).

 

Essas estruturas são remanescentes de eventos galácticos passados, como colisões, fusões e interações de maré, o que significa que elas contêm informações importantes sobre a evolução galáctica.

 

O problema é que, por serem tão tênues, muitas vezes mais fracas do que o próprio céu noturno, é muito difícil observar as LSBs, e mais ainda obter detalhes suficientes de cada uma. Os telescópios tradicionais apresentam muitos inconvenientes nessas observações, como luz espúria, gradientes de brilho do céu e dispersão da luz, que desfocam detalhes sutis.

 

Assim, para captar imagens profundas das LSBs é necessário projetar um tipo específico de telescópio óptico, um que proporcione um campo de visão amplo e desobstruído, que consiga coletar luz rapidamente e mínima luz espúria, tudo combinado com técnicas especializadas de observação e calibração. Não é à toa que demorou tanto para que os astrônomos conseguissem inventar um.

 

Gayoung Lee e colegas de várias instituições ao redor do mundo finalizaram agora o Projeto do K-DRIFT, ou "Telescópio Rápido de Imagem de Rolagem Profunda" (Korea-Deep Rolling Imaging Fast Telescope).

 

[Imagem: Gayoung Lee et al. - 10.1117/1.JATIS.11.4.048002]

Imagem da galáxia NGC 5907 observada pelo K-DRIFT. A parte amarela é uma área mascarada que é 1,5 vez mais brilhante do que o ruído de fundo. A seta vermelha indica a LSB remanescente após a interação gravitacional da galáxia.

Telescópio de Espelhos Livres

 

Tecnicamente, o novo telescópio consiste em um sistema de três espelhos livres de astigmatismo linear.

 

"Ao contrário dos projetos ópticos tradicionais no eixo, os projetos fora do eixo sem obstrução reduzem a perda de luz, a luz difusa e o efeito das alas extensas da função de dispersão de ponto. O projeto K-DRIFT também elimina o astigmatismo linear, um problema importante em sistemas fora do eixo típicos, e minimiza as aberrações de ordem superior com seus três espelhos de forma livre," detalhou Lee, do Instituto Coreano de Astronomia e Ciências Espaciais (KASI).

 

O projeto óptico do K-DRIFT apresenta um sistema confocal fora do eixo com abertura de 300 milímetros e três espelhos de forma livre. Um espelho secundário convexo elíptico de forma livre, denominado M2, compartilha seu ponto focal com um espelho primário côncavo elíptico de forma livre, M1, e com um espelho terciário côncavo elíptico de forma livre, M3.

 

Essa configuração reduz efetivamente a luz espúria e a dispersão, produzindo imagens mais nítidas. Os ângulos de inclinação dos três espelhos eliminam o astigmatismo linear, e o uso de três espelhos de forma livre minimiza as aberrações de ordem superior. O telescópio utiliza uma câmera CMOS comum para captura das imagens.

 

[Imagem: Gayoung Lee et al. - 10.1117/1.JATIS.11.4.048002]

(a) Projeto mecânico e (b) configuração óptica do protótipo K-DRIFT. A linha azul contínua representa o caminho óptico. Cada espelho de forma livre foi montado na estrutura com três flexores para reduzir as deformações da superfície. Um defletor secundário foi colocado em frente ao detector para reduzir a luz espúria.

Testes e Melhorias

 

A equipe já construiu um protótipo, que está sendo testado no Observatório Óptico de Astronomia de Bohyunsan (BOAO). O protótipo manteve um desempenho de imagem consistente ao longo das mudanças sazonais de temperatura, mas inicialmente não atingiu a meta de resolução exigida.

 

Por meio de uma série de simulações, os pesquisadores identificaram três fontes principais de erro: Erros de fabricação dos espelhos, erros de montagem optomecânica dos espelhos e erros de desalinhamento óptico. Com base nessa análise, eles corrigiram os erros substituindo o espelho M2 e refinando o processo de alinhamento. Como resultado, o desempenho do K-DRIFT melhorou significativamente, com a largura a meia altura diminuindo de 3,8 píxeis para 1,8 píxel.

 

"O projeto K-DRIFT demonstra que projetos de espelhos compactos e de forma livre podem alcançar a precisão necessária para estudar as estruturas mais tênues do Universo, como as estruturas de luz de baixa luminosidade (LSB). No futuro, este projeto ajudará a desvendar a história oculta de como as galáxias se formaram e evoluíram," disse Lee.

 

Mas descobertas realmente significativas exigirão o escalonamento da tecnologia, com a construção de uma versão maior do novo telescópio.

 

Saibam mais:

 

Artigo: Assessment of the on-sky performance of an off-axis freeform three-mirror telescope

Autores: Gayoung Lee, Jongwan Ko, Yunjong Kim, Daewook Kim, Woowon Byun, Kyohoon Ahn, Seunghyuk Chang, Changsu Choi, Dohoon Kim, Jihun Kim, Yongseok Lee, Yeonsik Kim

Revista: Journal of Astronomical Telescopes Instruments and Systems

DOI: 10.1117/1.JATIS.11.4.048002

 

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