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Radiotelescópio começa a operar neste mês no sertão paraibano

Publicado em 05 junho 2021

Por Fabio F Barbosa

Um dos instrumentos mais ambiciosos de astronomia já desenhado por cientistas brasileiros deve ter seu primeiro componente entrando em operação até este mês em Campina Grande (PB). Este primeiro observatório é um protótipo de uma versão mais complexa que será instalada em Aguiar, no sertão paraibano, onde funcionará o radiotelescópio BINGO, que vai mapear uma faixa do céu buscando vestígios de matéria e energia presentes no Universo primordial.Corrida espacial: Veja os detalhes da missão mais longa já projetada pela Nasa

O novo projeto consiste em captar radiação emitida por átomos de hidrogênio num período remoto, quando o cosmo tinha entre 7 e 11 bilhões de anos de idade (sua idade atual é de 13,8 bilhões de anos). A ideia é observar alguns sinais específicos da radiação cósmica de fundo, uma luminosidade que permeia o Universo como uma espécie de "eco" do Big Bang, a explosão que o originou.

Liderado pelo físico Elcio Abdalla, da Universidade de São Paulo (USP), o novo observatório tem colaboradores de outras instituições brasileiras e de mais cinco países (China, Coreia do Sul, África do Sul, França e Reino Unido). Por estar lidando com um tipo de radiação muito específica, emitida de enormes distâncias, o BINGO terá um formato diferente daquele de radiotelescópios tradicionais, com estrutura de antenas parabólicas gigantes.

O BINGO possui dois pratos gigantes, grades de metal entrelaçado usadas para coletar e rebater ondas de rádio, por isso batizadas de "espelhos". Um deles terá 45 metros de diâmetro, outro 38 metros. Nisso, ele é similar a outros radiotelescópios. O componente que o torna distinto são as antenas usadas para captar a radiação rebatida até um plano de detecção. Os cientistas usaram estruturas de alumínio apelidadas de "cornetas", que lembram o formato desse instrumento musical.

O nome BINGO é um acrônimo em inglês para uma expressão complexa: "Baryon acoustic oscillations from Integrated Neutral Gas Observations". O título faz referência às "oscilações acústicas de bárions", um tipo de vibração da matéria que existiu nos primeiros anos do Universo e ficou "impressa" na radiação cósmica de fundo. É como se ela fosse um "fóssil", revelando como era o cosmo pouco depois do Big Bang.

O projeto brasileiro vai tentar identificar sinais dessa variação mapeando a distribuição de hidrogênio na forma de gás neutro que existia no universo primordial, quando as estrelas ainda não tinham se formado. Essa observação permitirá também um mapeamento melhor do chamado “setor escuro” do Universo. Esse é nome dado a dois componentes importantes, mas pouco conhecidos: a matéria escura (que possui massa, mas é invisível) e a energia escura (força que move a expansão do Universo). O efeito cósmico dessas entidades é bem conhecido, e juntas elas são responsáveis por 95% da força gravitacional movimentando galáxias, mas ninguém sabe ainda o que elas são exatamente.

A importância do hidrogênio na cosmologia é que sua distribuição no cosmo antigo tem correlação com a distribuição de matéria escura, creem os cientistas.

O formato do novo radiotelescópio é peculiar, com os dois refletores em um arranjo incomum. As cornetas de detecção com 4,3 metros de comprimento cada uma são as maiores já fabricadas no mundo para o uso em radioastronomia. Essa configuração é adaptada para capturar ondas de rádio com comprimento de 21 centímetros:a radiação emitida por esse hidrogênio antigo.

Essa radiação surgiu originalmente como luz visível emanada por átomos de hidrogênio, mas acabou sendo "esticada" à medida que o Universo se expandiu, por isso hoje existe na forma de tênues ondas de rádio. Luz e ondas de rádio são essencialmente a mesma coisa: radiação eletromagnética, apenas com frequência e comprimento diferente.

Existem muitos outros radiotelescópios no mundo mais potentes e versáteis que o BINGO, mas o projeto brasileiro decidiu se concentrar em observar essa faixa específica de radiação para dar contribuição mais relevante à ciência, complementando o que outros radio-observatórios já fazem. Como cada telescópio revela um aspecto diferente do Universo dependendo da frequência de radiação que observa, cientistas estão sempre buscando o olhar de frequências pouco exploradas.

— Vamos ser os primeiros a mapear o Universo em termos da radiação de 21 centímetros — diz Abdalla. — A janela de observação da radioastronomia através dessa linha é muito promissora.

A ideia inicial do projeto brasileiro não é olhar para pontos específicos do céu, mas fazer uma varredura ampla para coletar radiação. Para isso, o BINGO ficará fixo no solo, imóvel, e observará a faixa do céu para a qual a Terra está apontando em cada momento.

Os cosmólogos ligados ao projeto esperam que dados colhidos pelo telescópio ajudem a refinar teorias sobre a natureza do Big Bang e sobre como a força da gravidade interage com as forças da física quântica, o maior desafio atual dessa área da ciência. O mapeamento a ser feito pelo BINGO deve durar ao menos cinco anos e busca contribuir para outras questões importantes da cosmologia, sobretudo a compreensão sobre a natureza da energia escura.

Uma habilidade secundária do BINGO será a de detectar e estudar um fenômeno astrofísico específico, as "rajadas rápidas de rádio": violentas explosões que são visíveis nessa faixa do espectro eletromagnético. Nesse caso, elas poderão ser localizadas no céu com a ajuda de outros equipamentos que o BINGO posicionará país afora, para fazer triangulação. Um desses equipamentos deve ficar em Cachoeira Paulista (SP), outro começará a operar em Campina Grande e locações para os demais estão sendo negociadas em outros estados.

A primeira de 28 cornetas que os pesquisadores planejam instalar no telescópio já está pronta e deve começar a operar antes do meio do ano na Paraíba. Após pesquisas usadas para calibragem, o BINGO já estará apto para começar a coletar dados e fazer ciência. As outras cornetas serão incorporadas ao projeto com as observações já em andamento e vão ampliar seu desempenho e sensibilidade.

A inauguração do projeto não terá ainda o radiotelescópio com toda a grandiosidade de sua forma final, mas já estão em produção outras 13 das antenas em corneta. Os cientistas ainda buscam uma injeção final de recursos, apesar de o projeto já estar em andamento.

Financiado por uma verba de R$ 15 milhões da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), o BINGO teve também aporte de recursos da China e pleiteia ainda alguns recursos do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) para prosseguir, agregando mais cerca de R$ 5 milhões.

A maturação do observatório levou um bom tempo, conta Abdalla. A ideia nasceu 10 anos atrás, em conversas dele e outros físicos em reuniões internacionais.

O projeto foi finalmente colocado em papel em 2014, e cientistas foram a campo em 2016 atrás de um local para instalação. Visitaram locações no Uruguai, no Rio Grande do Sul, em São Paulo, no Distrito Federal e em outros estados. Desistiram das primeiras opções por problemas de acesso a propriedade privada ou por excesso de poluição eletromagnética. Radiotelescópios precisam estar longe de antenas de telefone celular, usinas eólicas, estações de rádio ou radares militares, que causam forte interferência.

Foi num vale desabitado a 15 km do centro de Aguiar, no baixo-sertão paraíbano, quase fronteira com o Ceará, que os cientistas finalmente conseguiram a locação adequada. Ali contarão também com apoio da Universidade Federal de Campina Grande, um centro importante de inovação no Nordeste, que será parceiro do BINGO. À medida que o projeto foi avançando, Abdalla foi amealhando parcerias, que incluem o Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), e agora já há mais de 80 cientistas e engenheiros trabalhando no radiotelescópio.

O interesse da comunidade de fisicos e astrônomos pelo projeto se reflete na lista de parceiros internacionais: Universidade de Manchester (Reino Unido), Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (Suíça), Instituto de Astrofísica Espacial (França), Universidade de Kwazulu Natal (África do Sul), Universidade de Yangzhou (China) e Universidade da República (Uruguai).

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