A câmera avançada do Hubble para pesquisas comemora 20 anos de descoberta
No dia 7 de março marcou o 20º aniversário da Advanced Camera for Surveys (ACS) a bordo do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Em 7 de março de 2002, os astronautas instalaram o ACS durante a Missão de Manutenção 3B do Hubble, também conhecida como STS-109. Com seu amplo campo de visão, qualidade de imagem nítida e alta sensibilidade, o ACS oferece muitas das imagens mais impressionantes do espaço profundo do Hubble.
A faixa de comprimento de onda do ACS se estende desde o ultravioleta, passando pelo visível e até o infravermelho próximo. Seu nome, Advanced Camera for Surveys, vem de sua capacidade particular de mapear grandes áreas do céu em grande detalhe. O ACS também pode realizar espectroscopia com uma ferramenta óptica especial chamada grism .
Três subinstrumentos compõem o ACS. O Wide Field Channel é uma câmera de alta eficiência, campo amplo, óptica e infravermelho próximo, otimizada para caçar galáxias e aglomerados de galáxias no Universo remoto e antigo, em uma época em que o cosmos era muito jovem. O Canal de Alta Resolução foi projetado para tirar fotos extremamente detalhadas (de alta resolução) da luz dos centros de galáxias com buracos negros massivos, embora isso não esteja atualmente operacional, e o Canal Cego Solar bloqueia a luz visível para permitir que a radiação ultravioleta fraca seja discernido. Entre outras coisas, pode ser usado para estudar padrões climáticos em outros planetas e auroras em Júpiter.
O ex-astronauta Mike Massimino, um dos dois astronautas que fizeram caminhadas espaciais que instalaram o ACS, lembra: “ Sabíamos que o ACS adicionaria tanto potencial de descoberta ao telescópio, mas acho que ninguém realmente entendeu tudo o que ele poderia fazer. Iria desvendar os segredos do Universo. ”
Após sua instalação, o ACS se tornou o instrumento mais usado do Hubble. Entre suas muitas realizações, ajuda a mapear a distribuição da matéria escura, detecta os objetos mais distantes do Universo, procura exoplanetas massivos e estuda a evolução de aglomerados de galáxias.
“ Havia uma sensação de que o ACS mudaria substancialmente a maneira como a astronomia do espaço poderia ser feita ”, compartilhou Marco Chiaberge, astrônomo da ESA/AURA e líder de calibração do instrumento ACS. “ As pesquisas realizadas com o ACS levaram a um trabalho inovador para campos como evolução de galáxias, estruturas de grande escala, pesquisas de exoplanetas massivos e muito mais. O impacto no público também foi imenso por causa de suas imagens inéditas. ”
Um exemplo disso é a galáxia espetacular e interrompida chamada Girino ( UGC 10214 ). Os astrônomos fotografaram o Girino logo após a instalação do ACS para demonstrar as capacidades da câmera. Com sua longa cauda de estrelas, o Girino parecia um fogo de artifício de cata-vento descontrolado. Mas o que foi realmente impressionante foi o pano de fundo - uma rica tapeçaria de 6.000 galáxias capturadas pelo ACS.
Em janeiro de 2007, uma falha eletrônica tornou inoperantes os dois canais científicos mais usados no ACS. Embora o Canal de Alta Resolução não pudesse ser reparado, graças à engenhosidade da engenharia, os astronautas da Missão de Manutenção Hubble 4 ( STS-125 ) repararam o Wide Field Channel, o cavalo de batalha responsável por 70% da ciência ACS pré-2007.
“Duas décadas em sua missão, o ACS continua a fornecer ciência inovadora e algumas das imagens mais incríveis do Universo distante, e tudo mais”, compartilhou Dan Coe, astrônomo da ESA/AURA que fazia parte da equipe do ACS como um cientista de instrumentos. “Olhar para trás através do arquivo de imagens da ACS nos lembra da vasta diversidade de galáxias, cores e histórias que foram compartilhadas com o mundo”.
Em seus 20 anos a bordo do Hubble, o ACS tirou mais de 125.000 fotos. Essas observações geraram inúmeras descobertas, algumas das quais são destacadas abaixo.
O campo ultraprofundo do Hubble
Nas suas observações mais importantes, sem dúvida, o ACS revelou uma série dos retratos mais profundos do Universo já obtidos pela humanidade. No Hubble Ultra Deep Field (HUDF) original, revelado em 2004, o ACS juntou-se ao Near Infrared Camera and Multi-object Spectrometer (NICMOS) do Hubble para capturar luz de galáxias que existiam cerca de 13 bilhões de anos atrás, cerca de 400 a 800 milhões anos após o Big Bang. Essa exposição de um milhão de segundos revelou novos insights sobre algumas das primeiras galáxias a emergir da chamada idade das trevas, o tempo logo após o Big Bang, quando as primeiras estrelas reaqueceram o Universo frio e escuro.
Em versões posteriores, o ACS se uniu a outros instrumentos do Hubble para refinar a profundidade e o alcance do HUDF original. Esses retratos levaram a visão da humanidade do Universo de volta a 435 milhões de anos após o Big Bang, capturando imagens dos primeiros objetos do cosmos. Eles mudaram para sempre nossa visão do Universo e geraram inúmeras colaborações.
Os Campos Fronteiriços
Seguindo o espírito do HUDF, o Frontier Fields estendeu ainda mais o alcance do Hubble com a ajuda de gigantes “lentes” cósmicas no espaço. A imensa gravidade de aglomerados massivos de galáxias distorce a luz de galáxias ainda mais distantes, distorcendo e ampliando a luz até que essas galáxias – muito fracas para serem vistas diretamente pelo Hubble – se tornem visíveis. Frontier Fields combinou o poder do Hubble com o poder desses “telescópios naturais” para revelar galáxias 10 a 100 vezes mais fracas do que poderiam ser vistas apenas pelo Hubble. Os astrônomos usaram simultaneamente o ACS para imagens de luz visível e a Wide Field Camera 3 do Hubble para sua visão infravermelha.
Ao longo de três anos, o Hubble dedicou 840 órbitas ao redor da Terra – ou seja, 1.330 horas – para seis aglomerados de galáxias e seis “campos paralelos” – regiões próximas aos aglomerados de galáxias. Embora esses campos paralelos não pudessem ser usados para observações de lentes gravitacionais, o Hubble realizou observações de “campo profundo” neles – longos olhares para as profundezas do espaço. O Hubble perscrutou mais profundamente o espaço do que nunca, enquanto as observações de campo paralelo expandiram nosso conhecimento do Universo primitivo que começou com os Campos Profundos do Hubble e o HUDF.
Ajudando a missão New Horizons fotografando Plutão
O ACS capturou as imagens mais detalhadas já tiradas do planeta anão Plutão anos antes do sobrevoo da New Horizons. As imagens revelam um mundo gelado, manchado, escuro e cor de melaço passando por mudanças sazonais de superfície e brilho. As imagens do ACS foram inestimáveis no planejamento dos detalhes do sobrevoo da New Horizons em 2015, mostrando qual hemisfério parecia mais interessante para a espaçonave tirar fotos de perto durante seu breve encontro.
O Misterioso Formalhaut b
Em 2008, o ACS fez o primeiro instantâneo de luz visível do que se pensava inicialmente ser um planeta, apelidado de Fomalhaut b, orbitando a próxima e brilhante estrela do sul Fomalhaut. O objeto de aparência diminuta apareceu como um ponto ao lado de um vasto anel de detritos gelados que o ACS observou estar circundando Fomalhaut. Nos anos seguintes, pesquisadores acompanharam o planeta ao longo de sua trajetória. Mas com o tempo o ponto ficou mais fraco e pode ter sumido de vista, de acordo com alguns pesquisadores. A natureza do objeto ainda está sendo debatida, e observações posteriores podem desvendar esse mistério.
O eco de luz de V838 Monocerotis
O ACS capturou um fenômeno incomum no espaço chamado eco de luz, no qual a luz de uma estrela em erupção reflete ou “ecoa” na poeira e depois viaja para a Terra. O eco veio da estrela variável V838 Monocerotis (V838 Mon). No início de 2002, o V838 Mon aumentou seu brilho temporariamente para se tornar 600.000 vezes mais brilhante que o Sol. O motivo da erupção ainda não está claro.
A luz do V838 Mon se propagou através de uma nuvem de poeira ao redor da estrela. Por causa da distância extra que a luz espalhada viajou, ela alcançou a Terra anos após a luz da própria explosão estelar. O ACS monitorou a luz da explosão estelar por vários anos, enquanto continuava a refletir conchas de poeira ao redor da estrela. O fenômeno é um análogo de um som produzido quando a voz de um yodeler alpino ecoa nas encostas das montanhas ao redor. O espetacular eco de luz permitiu que os astrônomos visualizassem seções transversais de poeira em constante mudança ao redor da estrela. Esta é uma ilustração dramática do poder do ACS e do Hubble para monitorar fenômenos ao longo do tempo. A longevidade e consistência dos ACS são fundamentais para esse tipo de pesquisa.
Lente Gravitacional Galaxy Cluster Abell 1689
Em 2002, o ACS apresentou uma nova visão dramática e sem precedentes do cosmos quando demonstrou o poder das lentes gravitacionais . O ACS espiou direto pelo centro de um dos aglomerados de galáxias mais massivos conhecidos, Abell 1689. A gravidade dos trilhões de estrelas do aglomerado – mais a matéria escura – atua como uma lente no espaço com dois milhões de anos-luz de largura. Essa lente gravitacional dobra e amplia a luz das galáxias localizadas bem atrás dela, distorcendo suas formas e criando múltiplas imagens de galáxias individuais.
A nitidez do ACS, combinada com esta lente natural gigante, revelou galáxias remotas anteriormente além do alcance do Hubble. Os resultados lançam luz sobre a evolução das galáxias e a matéria escura no espaço.
Galáxias maduras e “crianças” distantes no tempo
Usando o ACS para olhar para trás no tempo quase 9 bilhões de anos, uma equipe internacional de astrônomos encontrou galáxias maduras no jovem Universo. As galáxias são membros de um aglomerado de galáxias que existiam quando o Universo tinha apenas 5 bilhões de anos. Esta evidência convincente de que as galáxias devem ter começado a se formar logo após o Big Bang foi reforçada por observações feitas pela mesma equipe de astrônomos quando eles olharam ainda mais para trás no tempo. A equipe encontrou galáxias apenas 1,5 bilhão de anos após o nascimento do cosmos. As primeiras galáxias residem em um aglomerado ainda em desenvolvimento, o protoaglomerado mais distante já encontrado.
O ACS foi construído especialmente para estudos de objetos tão distantes. Essas descobertas apoiam ainda mais as observações e teorias de que as galáxias se formaram relativamente cedo na história do cosmos. A existência de tais aglomerados massivos no Universo primitivo concorda com um modelo cosmológico em que aglomerados se formam a partir da fusão de muitos subaglomerados em um Universo dominado por matéria escura fria. A natureza precisa da matéria escura fria, no entanto, ainda não é conhecida.
Pistas sobre o Universo em Aceleração e a Energia Escura
Astrônomos usando o ACS descobriram supernovas que explodiram há tanto tempo que fornecem novas pistas sobre o Universo em aceleração e sua misteriosa “energia escura”. O ACS pode captar o brilho fraco dessas supernovas muito distantes. O ACS pode então dissecar sua luz para medir suas distâncias, estudar como elas desaparecem e confirmar que são um tipo especial de estrela explosiva, chamada de supernova Tipo Ia, que são indicadores confiáveis de distância. As supernovas do tipo Ia brilham com um brilho de pico previsível, o que as torna objetos confiáveis para calibrar vastas distâncias intergalácticas.
Em 1998, os astrônomos do Hubble descobriram uma supernova tão distante que forneceu a revelação inesperada de que as galáxias pareciam estar se afastando umas das outras a uma velocidade cada vez maior. Eles atribuíram essa expansão acelerada a um fator misterioso conhecido como energia escura que se acredita permear o Universo. Desde a sua instalação, o ACS tem caçado supernovas do Tipo Ia no início do Universo para fornecer evidências de apoio.
“ A Advanced Camera for Surveys
abriu nossos olhos para um universo profundo e ativo por duas décadas ”, disse
Jennifer Wiseman, cientista sênior do projeto Hubble da NASA. “ Estamos
antecipando ainda mais descobertas com esta câmera, em conjunto com outros
instrumentos científicos do Hubble, por muitos anos. ”
Fonte: esahubble.org
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