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 projeto.
"Gerará uma nova era para o nosso campo," comenta Jean-Paul Kneib, diretor 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 refração e reflexão ótica, 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 subcampo da astronomia que visa detetar e estudar objetos celestes invisíveis aos instrumentos óticos - isto é, objetos extremamente frios ou muito distantes que não emitem muita luz visível. Estes objetos compõem a maioria da matéria no espaço: gases, regiões bloqueadas por poeira cósmica e objetos 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 projeto visa resolver um dos maiores mistérios da astrofísica: porque é que a expansão do Universo está a acelerar? O desempenho excecional 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 hidrogênio é distribuído. O hidrogênio - um dos elementos mais abundantes no cosmos - não pode ser visto com telescópios óticos 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 quilômetros, resultando numa superfície coletora equivalente a um quilômetro 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 projeto. "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 Edimburgo. "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 otimização, 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 projeto 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.
Nesta imagem do Universo profundo, cada ponto é uma galáxia.
Crédito: NRAO/B. Saxton a partir de dados fornecidos por Condon, et al.
Distribuição dos gases em duas galáxias em interação. Imagem que combina dados ópticos (Hubble) e no rádio (ALMA).
Crédito: NRAO/ALMA/NASA/ESA/B. Saxton
FONTE: ASTRONOMIA ONLINE
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