1757: Portugal participa na criação do maior telescópio do mundo

Cientistas portugueses estão envolvidos no design do telescópios e parte dos testes essenciais vão ser feitos no país. O SKA, que vai ter milhares de antenas, começa a ser construído em 2020 na África do Sul e na Austrália

Foi um longo caminho, de mais de duas décadas, mas a construção do SKA (Square Kilometre Array), que vai ser o maior telescópio do mundo, já tem data para arrancar.

Será no final de 2020, para iniciar observações em 2023 – daqui a quatro anos. Até lá, há ainda muito trabalho pela frente, do design da própria instrumentação à gigantesca rede para a comunicação de todos os dados, e há uma equipa de várias dezenas de portugueses mergulhados nesse trabalho.

“O SKA vai permitir um salto gigantesco no conhecimento”, garante Domingos Barbosa, investigador do Instituto de Telecomunicações (IT), na Universidade de Aveiro, e o coordenador da infra-estrutura de investigação do SKA em Portugal, um dos 10 países que integra a organização SKA, constituída em meados de março.

É por aqui, por Portugal, que passa, aliás, uma parte fundamental desta última fase de definição do futuro telescópio, que tem a assinatura portuguesa praticamente desde o início do projecto. “Participamos no design da máquina, que não está ainda completamente definida nesta altura, e é o nosso grupo que lidera o desenho das plataformas informáticas que vão gerir a operação do SKA”, explica Domingos Barbosa.

Domingos Barbosa é o coordenador científico do projecto em Portugal
© Ivan Del Val/Arquivo Global Imagens

Isso inclui, desde as ordens de orientação de cada uma das antenas para a realização das próprias observações, até à distribuição da informação entre os vários centros de dados. Em suma, toda a gestão operacional do radiotelescópio.

Dois dos testes essenciais dos equipamentos vão ser feitos também em Portugal, até final deste ano. “As ferramentas de software do telescópio estão neste momento a ser todas alojadas no Instituto de Telecomunicações, em Aveiro, para os testes de integração, que têm de estar prontos até final de 2019″, adianta o coordenador nacional do projecto.

Mas não é tudo. A demonstração do modelo de “operação verde” do telescópio, o que significa que será baseado em energias renováveis, também será feito cá. Os testes nesse sentido, que terão igualmente de estar concluídos até ao final de 2019, começam ainda esta primavera, numa zona já definida no Alentejo.

Além de ser o maior do mundo, quando estiver construído, o SKA é um radiotelescópio e tem outra particularidade que o diferencia de todos os outros: vai estar distribuído por vários países. Numa primeira fase, até 2025, vão ser instaladas cerca de 200 antenas parabólicas com 15 metros de diâmetro cada, na África do Sul. Na Austrália vão funcionar outras 130 mil antenas de pequena dimensão. E como estes são ambos países com muitas horas de sol, isso vai ser aproveitado como fonte de energia para a operação das antenas, nomeadamente com a tecnologia solar fotovoltaica. É a demonstração deste modelo “verde” que dentro de poucas semanas começa a ser testado no Alentejo.

“Vamos instalar um conjunto de 256 pequenas antenas num raio de cem metros, e a ideia é com isso demonstrar que esta opção verde permite uma poupança muito significativa, de cerca de 13 milhões de euros, na própria construção do telescópio”, adianta Domingos Barbosa.

Feita a demonstração, permanecem outras vantagens: “As antenas vão ficar no terreno, e funcionarão como infra-estrutura científica que podemos utilizar em Portugal”, explica o investigador.

Membro fundador da organização SKA, que vai construir e operar o radiotelescópio, de acordo com a própria organização, Portugal tem envolvidos no projecto cerca de 40 investigadores das universidades do Porto, Lisboa, Coimbra, Évora, Beira Interior e Aveiro – a coordenação está sediada em Aveiro, no Instituto de Telecomunicações – e ainda do Instituto Politécnico de Beja. Integram igualmente o consórcio nacional cerca de uma dezena de empresas, com quase 30 pessoas envolvidas.

O mapa mais fino da distribuição da matéria no universo

A partir de 2023, já com a maior parte das suas antenas a funcionar de forma integrada, o observatório SKA promete levar o conhecimento do universo para um novo patamar, até porque este será o primeiro telescópio que “vai observar todo o céu, e não apenas algumas parcelas de cada vez”, sublinha Domingos Barbosa.

Além disso, como é um radiotelescópio, as observações podem ser feitas em contínuo. “Não é preciso esperar pela noite, o telescópio não tem essa limitação, como os que usam a luz visível”.

E depois esperam-se novidades em várias frentes. “Logo a partir de 2023, o SKA vai mapear todos os pulsares (estrelas de neutrões muito densas que emitem sinais de rádio com períodos muito precisos, que podem funcionar como referência para a navegação de satélites), vai procurar exoplanetas habitáveis na Via Láctea, na vizinhança do sistema solar, até uma distância 50 anos-luz da Terra, e vai ainda identificar mil milhões de galáxias, para construir o modelo mais fino de sempre da distribuição da matéria no Universo.”

“Será um avanço gigantesco na ciência fundamental nesta área”, explica Domingos Barbosa, sublinhando que “a instalação destas infra-estruturas científicas em África vai contribuir para colocar aquele continente na linha da frente em termos científicos. Numa segunda fase do SKA, a partir de 2026, o observatório alargar-se-á a outros países africanos, nomeadamente a Moçambique, com a instalação de novas antenas, para continuar a crescer.

Diário de Notícias
Filomena Naves
23 Março 2019 — 20:43

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977: TELESCÓPIO MAPEIA RAIOS CÓSMICOS NAS NUVENS DE MAGALHÃES

Uma composição colorida (vermelho, verde e azul) da Grande Nuvem de Magalhães feita a partir de dados de rádio a 123, 181 e 227 MHz. Nestes comprimentos de onda, é visível a emissão dos raios cósmicos e dos gases quentes que pertencem a regiões de formação estelar e remanescentes de super-nova da galáxia.
Crédito: ICRAR

Os cientistas usaram um radiotelescópio no interior da Austrália Ocidental para observar a radiação dos raios cósmicos em duas galáxias vizinhas, mostrando áreas de formação estelar e ecos de super-novas passadas.

O telescópio MWA (Murchison Widefield Array) foi capaz de mapear a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães em detalhes sem precedentes enquanto orbitam em torno da Via Láctea.

Ao observar o céu em frequências muito baixas, os astrónomos detectaram raios cósmicos e gás quente nas duas galáxias e identificaram manchas onde podem ser encontradas estrelas recém-nascidas e remanescentes de explosões estelares.

A investigação foi publicada esta semana na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, uma das principais revistas astronómicas do mundo.

O astrofísico e professor Lister Staveley-Smith, do ICRAR (International Centre for Radio Astronomy Research), disse que os raios cósmicos são partículas carregadas muito energéticas que interagem com campos magnéticos para criar radiação que podemos ver com radiotelescópios.

“Estes raios cósmicos são originários de remanescentes de super-nova – restos de estrelas que explodiram há muito tempo,” afirma.

“As explosões de super-nova de onde são originários estão relacionadas com estrelas muito massivas, muito mais massivas do que o nosso próprio Sol.

“O número de raios cósmicos produzidos depende da taxa de formação destas estrelas massivas há milhões de anos.”

A Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães estão muito próximas da nossa Via Láctea – a menos de 200.000 anos-luz – e podem ser vistas no céu nocturno a olho nu.

A Dra. Bi-Qing For, astrónoma do ICRAR que liderou a investigação, disse que esta é a primeira vez que as galáxias foram mapeadas em detalhe a frequências de rádio tão baixas.

“A observação das Nuvens de Magalhães nestas frequências muito baixas – entre 76 e 227 MHz – significa que podemos estimar o número de novas estrelas formadas nessas galáxias,” realça.

“Descobrimos que a taxa de formação estelar na Grande Nuvem de Magalhães é aproximadamente equivalente a uma nova estrela com a massa do nosso Sol a cada 10 anos.

“Na Pequena Nuvem de Magalhães, a taxa de formação estelar é mais ou menos equivalente a uma nova estrela com a massa do nosso Sol a cada 40 anos.”

Incluídas nas observações estão 30 Dourado, uma excepcional região de formação estelar na Grande Nuvem de Magalhães que é mais brilhante do que qualquer região de formação estelar na Via Láctea, e a Super-nova 1987A, a super-nova mais brilhante desde a invenção do telescópio.

O professor Staveley-Smith disse que os resultados são um vislumbre emocionante da ciência que será possível com os radiotelescópios de próxima geração.

“São indicativos dos resultados que vamos obter com a actualização do MWA, que agora tem o dobro da resolução anterior,” acrescentou.

Além disso, o futuro SKA (Square Kilometre Array) fornecerá imagens excepcionalmente boas.

“Com o SKA, as linhas de base são novamente oito vezes mais longas, de modo que vamos conseguir fazer mais e melhor,” concluiu o professor Staveley-Smith.

Astronomia On-line
7 de Setembro de 2018

(Foram corrigidos 12 erros ortográficos ao texto original)

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387: UM TELESCÓPIO GIGANTESCO PARA VER O INVISÍVEL

Impressão de artista do núcleo central com 5 km de diâmetro das antenas SKA.
Crédito: SKA Project Development Office and Swinburne Astronomy Productions – Swinburne Astronomy Productions for SKA Project Development Office

Com o telescópio SKA (Square Kilometre Array), os cientistas esperam poder visualizar a matéria e as forças até agora invisíveis. O SKA é um imenso radiotelescópio que abrangerá dois locais: um no deserto de Karoo na África do Sul, e outro na região Murchison no oeste da Austrália. Até agora, cientistas de dezasseis países e de cerca de 100 instituições de pesquisa, uniram-se para o projecto.

“Gerará uma nova era para o nosso campo,” comenta Jean-Paul Kneib, director do Laboratório de Astrofísica (LASTRO) da EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne). O SKA dará aos cientistas recursos sem precedentes para estudar o Universo. Enquanto a maioria dos telescópios, como o famoso Telescópio Espacial Hubble e o VLT (Very Large Telescope) no Chile, usam refracção e reflexão óptica, o SKA irá capturar ondas de rádio. Não é o primeiro radiotelescópio – há o de Arecibo em Porto Rico, por exemplo – mas será, de longe, o maior. Terá 3000 pratos e um milhão de antenas, permitindo com que forneça imagens com uma precisão sem paralelo.

A radioastronomia é um sub-campo da astronomia que visa detectar e estudar objectos celestes invisíveis aos instrumentos ópticos – isto é, objectos extremamente frios ou muito distantes que não emitem muita luz visível. Estes objectos compõem a maioria da matéria no espaço: gases, regiões bloqueadas por poeira cósmica e objectos a milhares de milhões de anos-luz de distância. Uma das descobertas mais importantes feitas até agora com a radioastronomia é a existência da radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

“Esperamos que o SKA nos leve até antes da formação das primeiras galáxias,” afirma Frédéric Courbin, cientista do LASTRO. De facto, o projecto visa resolver um dos maiores mistérios da astrofísica: porque é que a expansão do Universo está a acelerar? O desempenho excepcional do SKA deverá abrir caminho para que os cientistas respondam a esta pergunta, deixando-os observar como as primeiras galáxias foram formadas e como o hidrogénio é distribuído. O hidrogénio – um dos elementos mais abundantes no cosmos – não pode ser visto com telescópios ópticos convencionais, mas “brilha bem” no rádio.

A radioastronomia é um campo altamente promissor, mas traz com ele alguns obstáculos. Por exemplo, os seus instrumentos ocupam muito espaço. Os sinais de rádio são abundantes, mas muitas vezes são deveras fracos; os radiotelescópios têm que ter uma área de recolha extremamente grande para produzir imagens com boa resolução. Quanto maior a área de recolha, maior a sensibilidade do sistema e melhor a resolução da imagem.

Existem duas opções para obter uma superfície grande o suficiente: a construção de pratos gigantescos – o maior encontra-se na China e possui um diâmetro de 500 metros – ou usar várias antenas separadas. Esta segunda opção emprega interferometria, um método que, para simplificar, combina os sinais recebidos em cada antena. Isto fornece imagens com a mesma resolução que poderia ser obtida com um único prato com um diâmetro igual à maior distância entre quaisquer duas das antenas. Esta é a tecnologia usada no SKA, cujas antenas estarão localizadas em dois continentes e separadas por aproximadamente 3000 quilómetros, resultando numa superfície colectora equivalente a um quilómetro quadrado!

Com este tipo de área de superfície, os cientistas podem recolher uma quantidade impressionante de dados. Um rádio teria que operar durante dois milhões de anos para transmitir a mesma quantidade de dados que o SKA consegue recolher num único dia. Mas o processamento de quantidades tão vastas de informação é ainda outro grande desafio para a equipa do projecto. “Não só temos que produzir os programas certos para a leitura e classificação do enorme volume de dados, como também temos que desenvolver algoritmos específicos para aplicações astrofísicas,” comenta Courbin.

“A enorme área de recolha do SKA permitirá capturar sinais extremamente pequenos e fracos,” comenta Yves Wiaux líder do grupo BASP (Biomedical and Astronomical Signal Processing) da Universidade Heriot-Watt em Edinburgo. “Mas os dados que recolhermos das suas várias antenas estarão altamente fragmentados. Por isso, precisamos de desenvolver um sistema que não só processa esses sinais rapidamente, como também os reúne.” O grupo apresentou uma abordagem baseada em dois métodos: detecção comprimida, usada para construir sinais e imagens a partir de dados incompletos e optimização, que permite que os algoritmos sejam executados em paralelo – ou seja, realizar cálculos em vários servidores ao mesmo tempo.

“Dezasseis países já estão envolvidos no projecto e está a tornar-se num grande empreendimento internacional,” conclui Kneib.

A construção do SKA deverá começar este ano para observações iniciais em 2020. Será construído em duas fases, provavelmente com término em 2030, embora os fundos ainda não estejam assegurados.

Astronomia On-line
20 de Março de 2018

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