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Saense

Com participação do Brasil, começa produção do sexto espelho do Telescópio Gigante Magalhães

Publicado em 10 março 2021

Por Jornal da USP

O Telescópio Gigante Magalhães (GMT) acaba de anunciar a fabricação do sexto dos sete maiores espelhos monolíticos do mundo. Eles permitirão que astrônomos enxerguem o Universo ainda mais detalhado e vejam ainda mais longe. Medindo 8,4 metros (m) de diâmetro, a altura aproximada de dois andares de um edifício quando colocado na vertical, o espelho está sendo produzido no Laboratório de Espelhos Richard F. Caris da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos. Devido à pandemia do novo coronavírus, a produção está sendo feita a portas fechadas para proteger a saúde da equipe de dez pessoas do laboratório.

Quando o GMT estiver operando em sua capacidade máxima, o espelho primário (formado por sete segmentos) terá uma área coletora total de 368 metros quadrados (m2) — suficiente para enxergar a face de uma moeda de 10 centavos de real, que mede 2 centímetros, a aproximadamente 360 quilômetros (km) de distância. Tal poder de resolução será dez vezes maior do que o famoso Telescópio Espacial Hubble e quatro vezes maior do que o aguardado Telescópio Espacial James Webb, com lançamento previsto para o fim de 2021.

O GMT é fruto de um consórcio internacional de universidades e instituições científicas de ponta. O Brasil é um dos sócios fundadores do consórcio, por meio de financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), que está investindo 40 milhões de dólares, equivalente a 4% do tempo de operação anual do telescópio. Para o professor do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP, Laerte Sodré Junior, coordenador do Projeto GMT/Fapesp, a nova etapa na construção do telescópio é um sinal positivo para o futuro da astronomia brasileira. “O GMT será um dos primeiros da nova geração de telescópios gigantes a entrar em operação. Ele vai abrir uma nova janela para o cosmos e permitirá à comunidade brasileira explorar, em primeira mão, territórios hoje inacessíveis, como as atmosferas de planetas em torno de outras estrelas e o surgimento das primeiras galáxias”, avalia.

A professora Claudia Mendes de Oliveira, do IAG, co-coordenadora do Projeto GMT/Fapesp e membro do Conselho de Diretores da GMTO Corporation, destaca que a participação brasileira já inclui atuação no desenvolvimento de instrumentação para o telescópio.

“No que se refere aos projetos de engenharia para a instrumentação do GMT, o escritório brasileiro dispõe de uma equipe crescente e multidisciplinar composta de engenheiros, físicos e astrônomos que atuam nas áreas de engenharia mecânica e optomecânica, óptica, eletrônica, engenharia de sistemas e software. São excelentes profissionais que atuam nas diversas fases do desenvolvimento de instrumentos, incluindo sua concepção, fabricação, montagem, testes e comissionamento”, conta. “Desde o início das atividades do GMT Brazil Office, essa equipe tem atuado nos projetos dos instrumentos do GMACS, G-CLEF, Manifest e ComCam, além de no próprio telescópio, fortalecendo a participação brasileira no desenvolvimento da instrumentação científica.”

“A parte mais importante de um telescópio é o seu espelho coletor de luz”, afirma James Fanson, gerente de projetos do Telescópio Gigante Magalhães. “Quanto maior o espelho, mais a fundo podemos enxergar o Universo e mais detalhes são observados. O design único do espelho primário consiste em sete dos maiores espelhos do mundo”, descreve. “Iniciar a fundição do sexto espelho é um grande passo em direção à conclusão do projeto. Quando estiver funcionando, o GMT produzirá imagens dez vezes mais nítidas do que o Telescópio Espacial Hubble. As descobertas que esses espelhos fizerem transformarão o nosso entendimento sobre o Universo.”

Produção do espelho

No Laboratório de Espelhos Richard F. Caris, o processo de produção do espelho gigante envolve fundir quase 20 toneladas de vidro borossilicato (chamado de vidro E6) — que possui alta pureza e um baixo coeficiente de dilatação — no único forno rotativo existente no mundo para a produção de espelhos gigantes para telescópios. No auge do processo de fusão, o forno gira cinco vezes por minuto, aquecendo o vidro a 1.165 graus Celsius (ºC) por aproximadamente cinco horas, até que ele esteja liquefeito no molde. O ponto mais alto da temperatura é chamado de “alto fogo” e foi alcançado no dia 6 de março.

Depois, inicia-se o processo de um mês para recozimento, no qual o vidro é resfriado enquanto o forno gira a uma velocidade menor para evitar tensões residuais e endurecer o material. Demora outro mês e meio para o vidro atingir a temperatura ambiente. Esse processo de fundição em rotação dá ao espelho o seu formato parabólico especial. Após resfriar, o espelho será polido por dois anos, até que a superfície atinja a precisão óptica de um milésimo da espessura de um fio de cabelo humano, ou cinco vezes menor do que uma partícula de coronavírus.

“Estou extremamente orgulhoso de como as operações no Laboratório de Espelhos se adaptaram à pandemia, permitindo que os nossos membros talentosos e dedicados do Richard F. Caris continuem a produção dos espelhos do GMT em segurança.” diz Buell Jannuzi, diretor do Observatório Steward e chefe do Departamento de Astronomia da Universidade do Arizona.

Com dois dos espelhos gigantes finalizados e armazenados em Tucson, no Arizona, o sexto se junta a outros três em diferentes estágios de produção no laboratório. O polimento da face dianteira do terceiro espelho atingiu a precisão óptica de 70 nanômetros e está a menos de um ano da sua conclusão. O quarto espelho já teve a sua face traseira polida, e estão sendo fixados distribuidores de peso para permitir a movimentação do espelho durante a operação. Já a produção do quinto começou em novembro de 2017, e espera-se que a fundição do sétimo ocorra em 2023. Planeja-se ainda produzir um oitavo espelho reserva que possa substituir um dos segmentos durante eventuais manutenções.

Instalação do telescópio

No final desta década, os espelhos gigantes serão transportados por mais de 8.100 quilômetros (km) até o futuro lar do GMT, no Observatório de Las Campanas, no deserto do Atacama (Chile), a mais de 2.500 m acima do nível do mar. O local é conhecido como um dos melhores sítios astronômicos da Terra, com seu céu claro, baixa poluição luminosa e fluxo de ar estável, produzindo imagens excepcionalmente nítidas. Além disso, a localização no Hemisfério Sul permite que o telescópio gigante acesse o centro da Via Láctea, o que é vantajoso por diversas razões, incluindo o fato de que é a localização do buraco negro supermassivo mais próximo de nós, assim como de muitas galáxias interessantes. O Hemisfério Sul também é o lar de alguns dos observatórios mais potentes que trabalham com outros comprimentos de onda, tornando-se ideal para observações científicas sinergéticas.

Os espelhos também são uma parte crucial do design óptico que permitirá ao GMT ter o maior campo de visão entre todos os telescópios extremamente grandes (ELT) na classe dos 30 metros. Esse design óptico único tornará o GMT o mais opticamente eficiente dos ELT, quando consideramos o uso de cada fóton de luz que os espelhos coletam — apenas duas reflexões são necessárias para direcionar a luz para os instrumentos de campo grande, e apenas três para fornecer luz aos instrumentos que usam pequenos campos de visão e a mais alta resolução espacial.

“Essa combinação sem precedentes de poder de coleta de luz, eficiência e resolução de imagem nos permitirá fazer novas descobertas em todas as áreas da astronomia, particularmente nas que necessitam das mais altas resoluções espaciais e espectrais, como a busca por outras Terras,” relata Rebecca Bernstein, cientista-chefe do GMT. “Teremos capacidades únicas para estudar planetas em alta resolução, o que é a chave para descobrir se um planeta tem composição rochosa, como a nossa Terra, se contém água líquida e se a sua atmosfera tem uma alta combinação de moléculas que sugerem a presença de vida.”

Mais informações: e-mail divulgacao-gmtbro@iag.usp.br, na assessoria de comunicação do escritório brasileiro do GMT. [1]

[1] Fonte: Assessoria do GMT Brasil.

Como citar este texto: Jornal da USP. Com participação do Brasil, começa produção do sexto espelho do Telescópio Gigante Magalhães. Saense. https://saense.com.br/2021/03/com-participacao-do-brasil-comeca-producao-do-sexto-espelho-do-telescopio-gigante-magalhaes/. Publicado em 10 de março (2021).

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