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Publicado em: 23/07/2020

Supercâmera hispano-brasileira entra em operação com o registro da primeira luz

Paula Guatimosim

JPCam instalada no foco Cassegrain (parte inferior)
do telescópio JST/T250, localizado no 
Observatório Astrofísico de Javalambre (Foto: CEFCA)

O Observatório Nacional (ON) está comemorando o registro da primeira luz técnica pela câmera astronômica JPCam, um projeto hispano-brasileiro realizado no Observatório Astrofísico de Javalambre (OAJ), localizado a quase dois mil metros de altitude, no Pico de Buitre, Serra de Javalambre, conhecida estação de esqui espanhola, próxima à cidade de Teruel e um dos melhores lugares do mundo para a observação do espaço devido à baixa contaminação luminosa. A JPCam foi acoplada ao telescópio JST/T250 (Javalambre Survey Telescope), com 2,5 metros de diâmetro, responsabilidade do Centro de Estudos de Física do Cosmos de Aragon (CEFCA). A entrada da câmera em operação marca a última etapa de instalação de equipamentos necessários para a execução do projeto J-PAS (Javalamabre Physics of the accelerating universe Astrophysical Survey), um dos maiores levantamentos celestes desta década.

Na Astrofísica, a primeira luz técnica significa o momento em que é possível verificar se o desempenho do instrumento corresponde ao previsto na atual fase de desenvolvimento. É quando a câmera, apontada pela primeira vez para o céu, coleta e registra fótons provenientes de objetos. O astrônomo Renato Dupke, pesquisador do Observatório Nacional e diretor Científico do J-PAS, se surpreendeu com a qualidade e homogeneidade desse “primeiro tiro”. Ele está certo de que a JPCam deixará o maior legado astronômico desta década. “Estamos bastante otimistas porque a partir de agora cada pixel do céu poderá ter seu foto-espectro observado”, comemora Dupke.

Vinculado ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, o Observatório Nacional é o principal coordenador do J-PAS no Brasil, onde é conhecido por PAU-BRASIL (Physics of the Accelerating Universe – Brasil). A partir da investigação do universo, o projeto ajudará pesquisadores a buscarem respostas que intrigam a humanidade, como a origem da energia e da matéria escura, como e quando o universo começou, como estão distribuidos os diferentes componentes de matéria no Universo. O equipamento é capaz de fazer a cobertura de uma área de 8.500 graus quadrados, o equivalente a 40% do céu do Hemisfério Norte, e gerar 2,5 petabytes (unidade equivalente a 15ª potência de 10) de dados. A câmera fornece imagens de altíssima resolução em todo o campo de visão do telescópio, que compreende 4,5 graus quadrados, o equivalente a 36 vezes a área da lua cheia. Segundo o Observatório Nacional, para visualizar uma de suas imagens em escala real seria necessário reunir aproximadamente 600 monitores full HD.

Renato Dupke explica que a câmera, que pesa mais de uma tonelada e meia, é composta por um conjunto exclusivo e inovador de 56 filtros óticos de banda estreita que permite produzir um foto-espectro a partir de cada um dos seus mais de 1,2 milhão de pixels distribuídos em um mosaico de 14 CCD  (Coupled Charge Device), ou detectores de carga acoplada. Dupke, que cursou mestrado em Física e Matemática na Universidade Estatal de Moscou (ex-União Soviética, atual Rússia) e concluiu seu doutorado em Astrofísica, na Universidade do Alabama, nos Estados Unidos, conta que a ideia do projeto não foi muito bem recebida dez anos atrás, pois entre a comunidade científica se duvidava se o espectro teria a mesma eficiência da fibra óptica, e subestimava-se a capacidade de se fazer filtros de banda curta. Segundo ele, ao contrário da fibra óptica, cuja utilização para estudos cosmológicos tem alto custo e é bastante complexa, o sistema de filtros de banda curta, além de ter evoluído muito em relação ao existente há 20 anos, apresenta hoje ótima precisão e qualidade de medida, com a vantagem de ter custo dez vezes inferior aos sistemas de fibra ótica.

Renato Dupke acredita que a JPCam deixará o maior 
legado astronômico desta década (Foto: Arquivo pessoal)

O projeto da JPCam consumiu cerca de US$ 10 milhões e contou com apoio da FAPERJ, por meio do Programa de Apoio a Núcleos de Excelência (Pronex), que ajudou a financiar boa parte do custo da placa fria do plano focal da câmera, onde ficam os CCD. Mas, desde o início do projeto PAU, em 2008, a equipe enfrentou diversos percalços. Naquela época, na contramão da maioria dos países, o Brasil não deixou de investir em ciência básica. Sob o comando dos pesquisadores espanhóis Narciso Benitez e Mariano Moles, Dupke foi convidado para os estudos com registro do desvio para o vermelho fotométrico na rede espectrais, que previa a construção de um observatório para este fim. Dupke conta que as indústrias temiam que o projeto pudesse não dar certo, pois havia riscos, incluindo a manufatura dos maiores detectores (CCD) no mundo. Segundo o pesquisador, muitos componentes da JPCam foram projetados e testados pela primeira vez na câmera. “Confesso que se tivesse que fazer um novo projeto desse porte hoje, adicionaria tempo e recursos para todos os percalços imprevistos no caminho”, afirma o pesquisador. Entre esses imprevistos, o astrônomo destaca o superaquecimento do nitrogênio líquido para refrigeração que circula ao redor da câmera, que, devido às suas grandes dimensões, levava o nitrogênio a entrar em ebulição durante o percurso. 

O levantamento produzirá um mapa tridimensional do céu em 56 cores e seu legado científico abrangerá diversas áreas da astronomia, desde a reconstrução da história da expansão do universo nos últimos 10 bilhões de anos, até a formação e evolução de sistemas de galáxias, às propriedades das estrelas primordiais do universo e o estudo de asteroides em nosso sistema solar. Além do Observatório Nacional e do Centro de Estudos de Física do Cosmos de Aragon (CEFCA), o projeto J-PAS/PAU também envolve o Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo e o Instituto Astrofísico de Andaluzia do Conselho Superior de Pesquisas Científicas da Espanha, reunindo mais de 200 colaboradores do Brasil, Espanha, China, Itália, Estônia, Portugal, Finlândia, França, Estados Unidos, Argentina, Chile e Venezuela. Dentro do Brasil, a colaboração tem participantes de mais de 15 instituições. Os dados gerados a partir de agora serão cedidos publicamente no Brasil por um ano antes de serem disponibilizados para o mundo.

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