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Imagens extremamente nítidas obtidas com a nova óptica adaptativa do VLT

18 de Julho de 2018

O Very Large Telescope do ESO (VLT) obteve a primeira luz com um novo modo de óptica adaptativa chamado Tomografia Laser e capturou imagens de teste extremamente nítidas do planeta Neptuno, de enxames estelares e doutros objetos celestes. O instrumento pioneiro MUSE em Modo de Campo Estreito, a trabalhar com o módulo de óptica adaptativa GALACSI, pode agora usar esta nova tecnologia para corrigir a turbulência da atmosfera a diferentes altitudes. Podemos agora obter imagens a partir do solo nos comprimentos de onda do visível mais nítidas do que as obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. A combinação de uma excelente nitidez de imagem com as capacidades espectroscópicas do MUSE permite aos astrónomos estudar as propriedades dos objetos astronómicos com muito mais detalhe do que o que era possível até agora.

O instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montado no Very Large Telescope do ESO (VLT) trabalha com uma unidade de óptica adaptativa chamada GALACSI. Esta unidade faz uso da Infraestrutura de 4 Estrelas Guia Laser, um subsistema da Infraestrutura de Óptica Adaptativa. Esta infraestrutura fornece óptica adaptativa aos instrumentos do Telescópio Principal nº4 do VLT. O MUSE foi o primeiro instrumento a tirar partido desta instalação e tem agora dois modos de óptica adaptativa — o Modo de Campo Largo e o Modo de Campo Estreito [1].

O Modo de Campo Largo do MUSE juntamente com o GALACSI em modo de solo corrige os efeitos da turbulência atmosférica até 1 km por cima do telescópio, para um campo de visão relativamente alargado. O novo Modo de Campo Estreito que usa Tomografia Laser, no entanto, corrige a turbulência atmosférica que ocorre por cima do telescópio a todas as altitudes, dando assim origem a imagens muito mais nítidas, embora numa região do céu mais pequena [2].

Com esta nova capacidade, o telescópio de 8 metros atinge o limite teórico de nitidez de imagem, não estando assim limitado à distorção atmosférica, algo muito difícil de conseguir no óptico, mas que fornece imagens comparáveis, em termos de nitidez, às que são obtidas com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Esta nova tecnologia permitirá aos astrónomos estudar com um detalhe sem precedentes objetos celestes tais como buracos negros supermassivos no centro de galáxias distantes, jatos emitidos por estrelas jovens, enxames globulares, supernovas, planetas e seus satélites no Sistema Solar, entre outros.

A óptica adaptativa é uma técnica que compensa os efeitos de distorção da atmosfera terrestre, o chamado seeing astronómico, fenómeno que representa um enorme problema para todos os telescópios colocados no solo. A mesma turbulência atmosférica que faz cintilar as estrelas quando observadas a olho nu, dá origem a imagens pouco nítidas do Universo, obtidas por telescópios grandes. A luz das estrelas e galáxias fica distorcida ao passar através da camada protetora da nossa atmosfera e por isso os astrónomos têm que utilizar tecnologias inovadoras para melhorar de forma artificial a qualidade destas imagens.

Para isso, quatro raios laser brilhantes foram fixados ao Telescópio Principal nº4 do VLT, projetando no céu uma intensa luz alaranjada de 30 cm de diâmetro, que estimula os átomos de sódio que se encontram na atmosfera superior. São deste modo criadas Estrelas Guia Laser artificiais, cuja luz é usada pelos sistemas de óptica adaptativa para determinar a turbulência existente na atmosfera e calcular as correções necessárias, mil vezes por segundo, que são fornecidas ao espelho secundário fino e deformável do telescópio, o qual altera constantemente a sua forma, corrigindo assim estes efeitos de distorção da luz.

O MUSE não é o único instrumento que tira partido da Infraestrutura de Óptica Adaptativa. Outro sistema de óptica adaptativa, o GRAAL, está já em operação com a câmara infravermelha HAWK-I. Seguir-se-á, dentro de alguns anos, um novo instrumento, o ERIS. Em conjunto, estes grandes desenvolvimentos em óptica adaptativa estão a melhorar a já de si muito poderosa frota de telescópios do ESO, trazendo até nós um Universo cada vez mais nítido.

Este novo modo constitui igualmente um importante passo em frente para o Extremely Large Telescope do ESO (ELT), o qual necessitará de Tomografia Laser para atingir os seus objetivos científicos. Estes resultados do Telescópio Principal nº4 do VLT com a Infraestrutura de Óptica Adaptativa ajudarão os engenheiros e cientistas do ELT a implementar tecnologias de óptica adaptativa semelhantes no telescópio de 39 metros.

Notas

[1] O MUSE e o GALACSI em Modo de Campo Largo fornecem uma correção para um campo de largura de 1 minuto de arco, com 0,2” por 0,2” pixels de tamanho. Este novo Modo de Campo Estreito do GALACSI cobre um campo muito mais pequeno, de 7,5 segundos de arco, mas com pixels muito menores, 0,025” por 0,025”, o que permite explorar completamente a resolução máxima.

[2] A turbulência atmosférica varia com a altitude; alguma camadas causam mais degradação aos raios luminosos das estrelas do que outras. A complexa técnica de óptica adaptativa por Tomografia Laser pretende corrigir principalmente a turbulência nestas camadas atmosféricas. É seleccionado um conjunto de camadas pré-definidas para o Modo de Campo Estreito do MUSE/GALACSI, a 0 km (camada no solo, que é sempre um contribuinte importante) a 3 km, a 9 km e a 14 km de altitude. O algoritmo de correção é seguidamente optimizado para estas camadas, permitindo aos astrónomos atingir uma qualidade de imagem quase tão boa como a obtida com uma estrela guia natural e conseguindo assim atingir o limite teórico do telescópio.

Informações adicionais

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO tem 15 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo, para além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é também um parceiro principal em duas infraestruturas situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1824, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.

Sobre a Nota de Imprensa

Nº da Notícia:eso1824pt
Nome:Neptune, NGC 6388
Facility:Very Large Telescope
Instruments:4LGSF, MUSE

Imagens

Neptuno obtido pelo VLT com o MUSE/GALACSI com óptica adaptativa em Modo de Campo Estreito
Neptuno obtido pelo VLT com o MUSE/GALACSI com óptica adaptativa em Modo de Campo Estreito
Neptuno obtido pelo VLT com e sem óptica adaptativa
Neptuno obtido pelo VLT com e sem óptica adaptativa
Neptuno obtido pelo VLT e pelo Hubble
Neptuno obtido pelo VLT e pelo Hubble
Imagens MUSE do enxame estelar globular NGC 6388
Imagens MUSE do enxame estelar globular NGC 6388

Vídeos

ESOcast 172 Light: Imagens extremamente nítidas obtidas com a nova óptica adaptativa do VLT (4K UHD)
ESOcast 172 Light: Imagens extremamente nítidas obtidas com a nova óptica adaptativa do VLT (4K UHD)
Aproximação ao enxame estelar globular NGC 6388
Aproximação ao enxame estelar globular NGC 6388

Comparação de imagens

Neptuno obtido pelo VLT com o MUSE com óptica adaptativa em Modo de Campo Estreito
Neptuno obtido pelo VLT com o MUSE com óptica adaptativa em Modo de Campo Estreito

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