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Telescópio de espelho líquido começa a operar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/06/2022

O Telescópio Internacional de Espelho Líquido usa como espelho um prato giratório contendo 50 litros de mercúrio.
[Imagem: ILMT]

Espelho líquido

Acaba de entrar em operação na Índia o Telescópio Internacional de Espelho Líquido (ILMT: International Liquid Mirror Telescope).

Em vez de um espelho cristalino convencional, o ILMT usa um prato giratório de mercúrio líquido de 4 metros de diâmetro.

A combinação da gravidade e da força centrífuga faz o líquido assumir uma forma parabólica perfeita, exatamente como um espelho de telescópio convencional. O mercúrio assume a forma parabólica porque uma superfície líquida sempre define sua superfície local perpendicularmente à aceleração que experimenta, neste caso tornando-se mais forte e mais inclinada com a distância do eixo central.

E esse espelho é criado apenas ligando o motor que gira o prato, sem a despesa de fundir um molde de espelho de vidro, lixá-lo até formar uma parábola, polir a superfície e finalmente revesti-la com um material reflexivo, como alumínio ou prata.

O resultado prático é que o telescópio fica muito mais barato: US$ 2 milhões, contra US$ 18 milhões de dólares de um telescópio com espelho convencional de vidro de tamanho semelhante (3,6 metros), construído ao mesmo tempo e bem ao lado do ILMT, nas montanhas de Devasthal, na Índia.

"As coisas simples costumam ser as melhores," disse Jean Surdej, da Universidade de Liège, na Bélgica, que coordena o consórcio que construiu e irá operar o observatório, que conta ainda com colaboradores do Canadá e da Índia.

De fato, por ser mais simples e menor, a tecnologia de espelhos ou lentes líquidas é tida como ideal para a construção de telescópios na Lua - só que, na Lua, o telescópio não poderia ser de mercúrio, que iria se solidificar, mas de um líquido iônico.

Primeira luz do ILMT.
[Imagem: ILMT]

Objetos fracos e fenômenos transitórios

O espelho líquido do telescópio é formado fazendo girar 50 litros de mercúrio, um metal que é líquido a temperatura ambiente, fazendo-o formar uma parábola com 3,5 milímetros de espessura, criando um espelho com uma reflexividade excepcional, sem qualquer necessidade de polimento.

Uma câmera de grande formato, instalada no foco do espelho, grava as imagens. "A rotação da Terra faz com que as imagens se desloquem pela câmera, mas esse movimento é compensado eletronicamente pela câmera. Este modo de operação aumenta a eficiência da observação e torna o telescópio particularmente sensível a objetos fracos e difusos," explicou o professor Paul Hickson, da Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá.

Assim, embora capte de uma só vez uma área do céu equivalente à de uma Lua cheia, os corpos celestes aparecem na imagem como longas linhas onduladas. Parece estranho, mas isso permite que os píxeis sejam adicionados para criar cada ponto da imagem final, o que equivale a uma longa exposição. E, como o telescópio enxerga aproximadamente a mesma faixa do céu em noites sucessivas, as exposições de diversas noites podem ser somadas para gerar imagens extremamente sensíveis de objetos de brilho fraco.

Outra possibilidade é comparar as imagens, subtraindo a imagem de uma noite de observações daquelas feitas na noite anterior, para ver o que mudou, revelando não apenas objetos e fenômenos transitórios, como quasares, supernovas e buracos negros engolindo matéria e emitindo jatos de radiação, mas também as muito procuradas lentes gravitacionais, que mostram objetos escondidos por detrás daqueles que estão visíveis.

Seção a primeira imagem científica obtida pelo telescópio de espelho líquido.
[Imagem: ILMT]

Como funciona o telescópio de espelho líquido

Os telescópios de espelho líquido são telescópios apontadores zenitais: Eles enxergam apenas um pequeno campo de visão ao redor do zênite, a área ao longo do eixo vertical local. E, devido à rotação da Terra, o telescópio varre uma faixa de declinação constante igual à latitude do observatório.

Assim, não dá para ficar apontando para corpos celestes aleatórios, como nos telescópios de lentes e espelhos de vidro porque, se você inclinar o telescópio, o espelho se desestabiliza pela ação da gravidade.

As imagens também não são obtidas diretamente, como em uma fotografia. Em vez disso, é usada uma técnica de geração de imagens em tempo real conhecida como integração com retardo de tempo (TDI: Time Delayed Integration).

A captura de uma imagem com um CCD, o sensor de uma câmera digital, geralmente é feita em duas etapas. Primeiro, a matriz de píxeis do sensor é exposta à luz do objeto a ser fotografado, com cada píxel armazenando sua quantidade correspondente de fótons, que é proporcional ao fluxo de luz que chega nesse píxel durante a exposição. Em segundo lugar, o CCD é lido, o que é feito contando-se a quantidade de fótons que atingiu cada píxel.

Em uma câmera comum, a leitura é feita deslocando sucessivamente cada coluna da matriz de píxeis do CCD para um dispositivo eletrônico associado, chamado registrador, que faz a contagem do número de fótons em cada píxel de cada coluna.

No modo TDI (integração com retardo de tempo), o deslocamento das colunas é desacelerado. Assim, conforme uma estrela passa pelo campo de visão do telescópio, sua imagem cruza o sensor. A transferência das colunas para o registrador é desacelerada de tal modo que os fótons gerados pela estrela são deslocados sobre o sensor na mesma velocidade que a imagem da estrela viaja através do plano focal.

Consequentemente, assim que uma estrela sai do campo de visão, o número de fótons que ela gerou é contado, criando uma técnica de imageamento em tempo real: A cada momento, o ILMT irá criar uma imagem do campo do céu passando no zênite.