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ago 02

Infraestrutura de Ótica Adaptativa de vanguarda: ESO revela uma enorme melhoria na nitidez das imagens do MUSE

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A junção da AOF com o MUSE proporciona uma maior nitidez e um maior alcance dinâmico quando observamos objetos celestes como nebulosas planetárias. Estas novas observações de IC 4406 revelaram cascas nunca antes vistas, além das já familiares estruturas escuras de poeira na nebulosa, as quais lhe renderam o nome de Nebulosa da Retina. Esta imagem mostra uma pequena fração dos dados coletados pelo MUSE usando o sistema AOF e demonstra as capacidades aumentadas do novo instrumento MUSE equipado com a AOF. Créditos: ESO/J. Richard (CRAL)

O Telescópio Principal 4 (Yepun) do Very Large Telescope do ESO (VLT) acaba de ser transformado num telescópio completamente adaptativo. Após mais de uma década de planejamento, construção e testes, a nova Infraestrutura de Ótica Adaptativa (AOF) viu sua primeira luz com o instrumento MUSE, tendo capturado imagens extraordinariamente nítidas de nebulosas planetárias e galáxias. A junção da infraestrutura com o MUSE constitui um dos sistema tecnológicos mais avançados e poderosos construídos até hoje para a astronomia terrestre.

A Infraestrutura de Ótica Adaptativa (sigla do inglês, AOF) é um projeto de longo prazo para o Very Large Telescope do ESO (VLT), que pretende fornecer um sistema de ótica adaptativa para os instrumentos montados no Telescópio Principal 4, sendo o MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) o primeiro deles [1]. A ótica adaptativa trabalha para compensar os efeitos de distorção da atmosfera terrestre, permitindo assim ao MUSE obter imagens muito mais nítidas e com um contraste duas vezes melhor do que anteriormente. O MUSE pode agora estudar objetos do Universo ainda mais fracos.

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NGC 6369 antes e depois da AOF: A nebulosa planetária NGC 6369 vista com seeing natural (à esquerda) e quando a AOF é utilizada para corrigir a turbulência na atmosfera (à direita). A AOF produz imagens muito mais nítidas dos objetos celestes, dando-nos acesso a estruturas muito mais fracas e detalhadas. Créditos: ESO/P. Weilbacher (AIP)

Harald Kuntschner, Cientista de Projeto da AOF no ESO, explicou:

Agora, e mesmo com condições atmosféricas não ideais, os astrônomos podem obter imagens de extrema qualidade graças à AOF.

Na sequência de uma quantidade de testes feitos no sistema, a equipe de astrônomos e engenheiros viu o seu trabalho recompensado com uma série de belas imagens. Os astrônomos conseguiram observar as nebulosas planetárias IC 4406, situada na constelação do Lobo, e NGC 6369, situada na constelação do Serpentário (ou Ofiúco). As observações do MUSE obtidas com a AOF mostraram enormes melhorias na nitidez das imagens, revelando estruturas em concha nunca antes observadas em IC 4406 [2].

A AOF, que tornou possíveis estas observações, é composta por muitas partes que trabalham em conjunto, incluindo a Infraestrutura de Quatro Estrelas Guia Laser (4LGSF) e o espelho secundário deformável muito fino do Telescópio Principal 4 [3] [4]. A 4LGSF lança raios laser de 22 Watts para o céu, fazendo brilhar os átomos de sódio que existem na atmosfera superior e produzindo pontos de luz no céu que imitam estrelas. Sensores no módulo de ótica adaptativa GALACSI (Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging) usam estas estrelas artificiais para determinar as condições da atmosfera.

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A nebulosa planetária NGC 6563 observada com a AOF: A Infraestrutura de Ótica Adaptativa opera de modo a remover o efeito de distorção da atmosfera terrestre. Quando utilizada, podemos observar estruturas muito mais detalhadas na tênue nebulosa planetária NGC 6563 do que nas imagens obtidas com a qualidade natural do céu. Crédito:
ESO/P. Weilbacher (AIP)

O sistema AOF calcula mil vezes por segundo as correções que devem ser aplicadas para alterar a forma do espelho secundário deformável do telescópio, de modo a compensar os distúrbios atmosféricos. Em particular, o GALACSI corrige a turbulência existente na camada atmosférica que se estende até um quilômetro acima do telescópio. A turbulência atmosférica varia com a altitude, dependendo das condições, no entanto estudos mostram que a maioria dos distúrbios atmosféricos ocorrem nesta primeira camada da atmosfera.

Robin Arsenault, Gestor de Projeto da AOF, declarou:

O que o sistema AOF faz é essencialmente equivalente a elevarmos o VLT 900 metros no ar, “colocando-o” acima da camada mais turbulenta da atmosfera. No passado, se quiséssemos obter imagens mais nítidas, teríamos que encontrar um sítio melhor ou usar um telescópio espacial — mas agora com a AOF, podemos criar condições muito melhores onde quer que estejamos, por uma fração do custo!

As correções rápidas e contínuas aplicadas pela AOF melhoram a qualidade da imagem ao concentrarem a luz, que forma imagens mais nítidas e permite ao MUSE resolver detalhes mais minuciosos e detectar estrelas mais fracas do que anteriormente possível. Atualmente, o GALACSI corrige um grande campo de visão, mas este é apenas o primeiro passo para levar a ótica adaptativa ao MUSE. Está sendo preparado um segundo modo do GALACSI, com a primeira luz prevista para o início de 2018. Este modo de campo estreito corrigirá a turbulência a qualquer altitude, permitindo observar campos menores com ainda mais resolução.

Roland Bacon, Líder de Projeto do MUSE, disse:

Há dezesseis anos, quando propusemos a construção do revolucionário instrumento MUSE, a nossa ideia era acoplá-lo com outro sistema muito avançado, a AOF,” diz “O potencial de descobertas do MUSE, que em si mesmo já é enorme, aumentou agora ainda mais. O nosso sonho está se tornando realidade.

Um dos objetivos científicos principais do sistema é observar objetos tênues no Universo longínquo com a melhor qualidade de imagem possível, o que requer tempos de exposição de muitas horas. Joël Vernet, Cientista de Projeto do MUSE e do GALACSI no ESO, comentou:

Em particular, estamos interessados em observar as galáxias menores e mais fracas que se encontram às maiores distâncias. Tratam-se de galáxias em formação — ainda na sua primeira infância — que são cruciais para a compreensão da formação galáctica.

O MUSE não será o único instrumento a se beneficiar da AOF. Num futuro próximo, outro sistema de ótica adaptativa chamado GRAAL ficará disponível com o instrumento infravermelho HAWK-I, tornando mais nítida a sua visão do Universo. E em seguida virá um novo instrumento muito poderoso, ERIS.

Arsenault concluiu:

O ESO lidera o desenvolvimento destes sistemas de ótica adaptativa, sendo a AOF também um precursor para o Extremely Large Telescope do ESOTrabalhar na AOF deu aos cientistas, engenheiros e indústria experiências valiosas e competências que usaremos agora para ultrapassar os desafios que a construção do ELT nos lançará.

Notas

[1] O MUSE é um espectrógrafo de campo integral, um instrumento poderoso que produz um conjunto de dados tridimensionais do objeto pretendido, onde cada pixel da imagem corresponde a um espectro da radiação emitida pelo objeto. Isto significa que o instrumento cria milhares de imagens ao mesmo tempo, cada uma a um comprimento de onda diferente, obtendo assim uma enorme quantidade e variedade de informação.

[2] IC 4406 já tinha sido observada com o VLT (eso9827a)

[3] Com cerca de 1 metro de diâmetro, trata-se do maior espelho de ótica adaptativa já construído, tendo sido necessário aplicar tecnologia de ponta. O espelho foi montado no Telescópio Principal 4 em 2016 (ann16078), tendo substituído o espelho secundário convencional original do telescópio.

[4] Foram desenvolvidas e já estão operacionais outras ferramentas que otimizam as operações da AOF, entre as quais se incluem uma extensão do software Monitor de Local Astronômico, que monitora a atmosfera para determinar a altitude em que ocorre a turbulência, e o Sistema de Controle de Tráfego Laser, que evita que outros telescópios observem os raios laser ou as próprias estrelas artificiais, o que pode afetar as suas observações.

Fonte

ESO: eso1724 — Cutting-edge Adaptive Optics Facility Sees First Light / Spectacular improvement in the sharpness of MUSE images

._._.

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