O quão profundo é o céu?

07 de junho de 2017 | LIneA

Há quarenta anos atrás, os Bee Gees estouravam o sucesso How Deep Is Your Love, ou em bom português O Quão Profundo é Seu Amor, parte da trilha sonora do filme Embalos de Sábado a Noite (Saturday Night Fever), onde Tony Manero, o personagem principal vivido por John Travolta, passava os sábados à noite sob o pisca-pisca das luzes da discoteca 2001 Odissey.

Apreciadores do céu noturno buscam uma outra “odisseia no espaço”. Sob o pisca-pisca de estrelas em lugares remotos, longe da poluição luminosa das cidades, se perguntam: O Quão Profundo é o Céu?

Cientistas interessados em galáxias distantes também se fazem essa mesma pergunta, mas precisam primeiro quantificar essa noção de “profundidade” do céu. Em um levantamento astronômico como o Dark Energy Survey (DES), a “profundidade”, medida pelo brilho dos objetos mais fracos que conseguimos detectar em uma imagem, é afetada principalmente por condições atmosféricas, como o brilho do céu e o chamado seeing.

Em um lugar distante das luzes da cidade, como o observatório de Cerro Tololo (Chile), onde o DES faz suas observações, a Lua (quando aparece) é a responsável por boa parte do brilho do céu. Nem sempre é possível fugir de seu brilho, especialmente quando está Cheia, e obter um céu escuro como na Figura 1. Quando não há Lua, podemos observar objetos mais fracos, o que é fundamental quando os alvos são galáxias distantes.

Outro fator que contribui para dificultar a detecção de objetos fracos é o seeing. Este efeito está ligado à turbulência da atmosfera – que também é responsável pelo pisca-pisca das estrelas – produzindo um espalhamento dos fótons chegando ao detector. Isto diminui a concentração do sinal do objeto observado, tornando a imagem mais “borrada” (Veja Figura 2).

Como não conseguimos controlar essas condições, a “profundidade” pode variar ao longo das muitas noites de observação do levantamento. É fundamental entender como essa “profundidade” varia espacialmente no momento de se fazer análises científicas. Por exemplo, ao estudar o grau de aglomeração de galáxias, que é uma consequência direta da competição entre gravidade e energia escura, precisamos verificar se uma região tem mais galáxias por que é mais profunda, e assim vemos mais delas, ou se é realmente uma região de maior concentração intrínseca de galáxias. Para entender isso, os cientistas do DES constroem mapas de “profundidade” como visto na Figura 3.

O LIneA e o INCT do e-Universo apoiam participantes brasileiros do levantamento DES. Através de um Portal Científico desenvolvido pelos brasileiros, entre outras facilidades, preparam-se “mapas de efeitos sistemáticos” que podem afetar as análises científicas. Recentemente, o Dr. Ricardo Ogando, membro da equipe, fez estágio no SLAC National Accelerator Laboratory para se inteirar da tecnologia de criação de alguns destes mapas com o Dr. Eli Rykoff, deste instituto, cujos elementos foram apresentados em Assessing Galaxy Limiting Magnitudes in Large Optical Surveys(Medindo a Magnitude Limite de Galáxias em Grandes Levantamentos Ópticos). Esses mapas podem ser gerados no LIneA e posteriormente distribuídos para a colaboração DES.

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Figura 1 – A cúpula do telescópio Blanco usado pelo DES em Cerro Tololo emoldurado pelo belo céu em uma noite escura. Crédito da imagem: Reidar Hahn, Fermilab
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Figura 2 – Como a qualidade de uma imagem de uma mesma região do céu varia com o seeing. Compare a imagem feita com seeing elevado (esquerda) onde as estrelas praticamente desaparecem, com a de seeing baixo (direita) onde conseguimos ver mais estrelas. Crédito: Stony Ridge Observatory
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Figura 3 – Mapa de profundidade de uma região do período de Verificação Científica do DES. A escala mostrada na figura é dada em magnitudes (uma unidade de intensidade de brilho usada em astronomia). Quanto maior o número, mais fracos são os objetos que podem ser detectados (representados no mapa pela cor amarelada). Em regiões que foram mais afetadas pelos efeitos descritos no texto, só os objetos mais brilhantes podem ser detectados (localizados em regiões de cor azul). Crédito da imagem: Dark Energy Survey.

 

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