No planalto de Chajnantor, a 5 mil metros de altitude no deserto do Atacama, no Chile, estão distribuídas 66 antenas de rádio de alta precisão que operam nos comprimentos de onda do milímetro e do submilímetro, entre a radiação infravermelha e as ondas de rádio do espectro eletromagnético.
Quando todas estiverem em operação, essas antenas parabólicas, com até 12 metros de altura e mais de 100 toneladas cada, deverão funcionar de forma conjunta e sincronizada, como um radiotelescópio com 16 quilômetros de diâmetro, que será um dos mais poderosos do mundo para observação do Universo “frio” – composto por gás molecular, poeira e radiação residual do Big Bang.
A última antena do telescópio, batizado de Alma (sigla em inglês de Atacama Large Milimeter/Submilimeter Array) e considerado um dos maiores projetos astronômicos em andamento hoje, foi entregue no fim de 2013 e está em processo de avaliação para entrar em operação.
“Seria impossível tecnicamente e em função do alto custo construir um telescópio com 16 quilômetros de diâmetro, como será o Alma”, disse Gianni Marconi, astrônomo italiano que integra a comissão científica do Observatório Alma.
“O Alma é um projeto em construção e, quando estiver pronto, representará a maior janela para observar o Universo ‘frio’”, disse Marconi à Agência FAPESP durante uma visita realizada por jornalistas brasileiros ao observatório.
De acordo com Marconi, 16 antenas já entraram em operação no observatório, inaugurado em março de 2013, depois de 15 anos de planejamento e construção, ao custo de US$ 1,4 bilhão. Até o fim de 2014 mais 18 antenas deverão entrar em operação, totalizando 34. A meta, contudo, é que até 2015 todas elas estejam em pleno funcionamento.
“A ideia é que a comunidade científica tenha acesso ao Alma por etapas. Mas, já com as 16 antenas em operação, ele é o observatório submilimétrico mais poderoso do mundo”, disse Marconi.
As antenas têm custo estimado de cerca de US$ 100 milhões cada e foram construídas por consórcios de empresas da Europa, da América do Norte e do Leste Asiático, cujos países financiam o projeto astronômico.
Na Europa, o projeto é financiado pelo Observatório Europeu do Sul (ESO). Já no Leste Asiático pelos Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NSF) do Japão, em cooperação com a Academia Sinica (AS), de Taiwan. E, na América do Norte, pela National Science Foundation (NSF), agência federal norte-americana de fomento à pesquisa, em cooperação com o Conselho Nacional de Investigação do Canadá (NRC).
“O número de antenas construídas pelas empresas norte-americanas, japonesas e europeias reflete, mais ou menos, a contribuição desses países no projeto, que é de 37,5% da América do Norte e da Europa e 25% do Leste Asiático”, afirmou Marconi.
A América do Norte forneceu 25 antenas de 12 metros. Já o Leste Asiático contribuiu com 16 antenas, sendo quatro de 12 metros e 12 de 7 metros – consideradas pelos astrônomos do projeto as “Ferraris” das antenas, por terem os motores mais rápidos, silenciosos e, consequentemente, os mais caros. O consórcio europeu, por sua vez, construiu 25 antenas de 12 metros de diâmetro.
A rede principal do Alma será constituída por 50 antenas de 12 metros de diâmetro, que trabalharão em conjunto como um interferômetro – instrumento que mede ângulos e distâncias por meio da interferência de ondas eletromagnéticas gerada quando interagem entre si.
Integração dos dados
Os sinais astronômicos captados pelas antenas são convertidos para o formato digital e transmitidos por cabos de fibra óptica para um supercomputador, chamado correlacionador, localizado em um edifício central, também situado no alto do planalto Chajnantor.
Considerado o “cérebro” do Alma e desenvolvido especialmente para o projeto, o supercomputador tem a função de reunir os sinais das antenas e combiná-los, gerando dados que poderão ser analisados posteriormente pelo astrônomos. Além disso, a máquina multiplica os sinais das antenas e guarda os dados em arquivos contendo informações para formar imagens em altíssima resolução das regiões observadas, similares às que poderiam ser obtidas com um telescópio com 16 quilômetros de diâmetro.
“O correlacionador equivale a 3 milhões de computadores funcionando ao mesmo tempo”, comparou Marconi. “Ele alinha os sinais astronômicos capturados pelas antenas, de forma que cheguem ao mesmo tempo, e amplifica a intensidade deles.”
Para aumentar o número de antenas no Observatório seria preciso elevar o poder de computação para dar conta do volume de dados coletados, explicou Marconi. “Essa é a razão pela qual temos aqui 66 antenas”, contou.
As antenas podem ser deslocadas no planalto desértico, separadas por distâncias que variam de 150 metros a 16 quilômetros. Para movê-las para novas posições no planalto são utilizados dois transportadores, de 130 toneladas cada, projetados para essa finalidade.
Batizados de Otto e Lore, os transportadores atingem velocidade máxima de 20 quilômetros por hora e podem ser operados por um controle remoto de rádio.
Game
Por meio de um jogo que acaba de ser lançado gratuitamente na internet, é possível simular a operação desses transportadores, que, ao mover as antenas, permitem ampliar e variar o foco do Alma.
“A longitude de onda do Alma permite observar tudo o que é ‘frio’ no Universo, como nuvens frias de gás e poeira onde se formam novas estrelas e galáxias, como a Via Láctea”, detalhou o astrônomo. “Dessa forma, ele poderá ser utilizado para estudar o nascimento de sistemas planetários e galácticos, que estão relacionados ao surgimento do Universo”, afirmou.
De acordo com Marconi, essas vastas nuvens frias no meio interestelar, com temperaturas de apenas algumas dezenas de graus acima de zero absoluto, formam “cortinas blackout” que tornam escuras e opacas essas regiões do Universo à radiação no espectro visível, captada pelos telescópios ópticos.
Por meio da radiação milimétrica e submilimétrica captada pelo Alma é possível atravessar essas nuvens frias de gás e poeira e enxergar o que está por trás delas. Dessa forma, os dois tipos de astronomia – óptica e por radiação milimétrica e submilimétrica – são complementares, avaliou.
“Os telescópios ópticos podem observar muito melhor fenômenos que são muito energéticos, como a explosão e morte de uma estrela. Já a astronomia milimétrica e submilimétrica permite estudar fenômenos importantes relacionados ao surgimento do Universo”, explicou. “Os dois tipos de astronomia podem fornecer um quadro bastante completo do nascimento até a morte de um objeto astronômico."
O problema de utilizar radiação milimétrica e submilimétrica para realizar observações astronômicas, no entanto, é que a pouca radiação que chega do espaço nesses comprimentos de onda é absorvida pelo vapor de água existente na atmosfera e é perdida.
Por isso, os telescópios usados neste tipo de astronomia têm de ser construídos em locais altos e secos, como o platô de Chajnantor.
Observatório mais alto do mundo – atrás apenas do Mauna Kea, no Havaí, que tem altitude de 4.250 metros –, o Alma está situado em uma das regiões mais secas do planeta. A umidade no local do Observatório é de, em média, 0,2 milímetro de vapor d’água.
“Essa condição climática é muito boa para o tipo de astronomia que realizamos aqui”, afirmou Marconi. “Quanto menor o vapor d’água, mais limpa chega a radiação do objeto que pretendemos observar”, contou.
Já para os astrônomos e técnicos que trabalham no Observatório, a baixa umidade torna o trabalho muito mais árduo.
“É muito difícil a concentração no trabalho com o baixo volume de oxigênio de que dispomos aqui, no alto do planalto”, disse Marconi. “A sensação é de que o cérebro funciona com 10% de sua capacidade e, por essa razão, é grande a probabilidade de serem cometidos erros básicos de segurança, como deixar aberta uma porta que tem de ser mantida fechada”, contou.