Explicado: Como PASIPHAE vai espreitar as regiões desconhecidas do céu

O desenvolvimento de um instrumento vital, que será usado nas próximas pesquisas do céu para estudar estrelas, está sendo conduzido por um astrônomo indiano. O que é PASIPHAE e por que é importante?

O polarímetro está sendo construído nas instalações de instrumentação da IUCAA, em Pune. (Foto via IUCAA)

Os mistérios que cercam a origem do universo continuam a atrair a curiosidade humana. O desenvolvimento de um instrumento vital, que será usado nas próximas pesquisas do céu para estudar estrelas, está sendo conduzido por um astrônomo indiano. O projeto foi financiado pelas principais instituições do mundo, sinalizando a crescente experiência da Índia na construção de instrumentos astronômicos complexos.

O que é PASIPHAE?

Polar-Areas Stellar-Imaging in Polarization High-Accuracy Experiment (PASIPHAE) é um projeto internacional colaborativo de levantamento do céu. Os cientistas pretendem estudar a polarização da luz proveniente de milhões de estrelas.

O nome é inspirado em Pasiphae, filha do deus grego Sol Hélios, que era casada com o rei Minos.

A pesquisa usará dois polarímetros ópticos de alta tecnologia para observar os céus do norte e do sul, simultaneamente.

Ele se concentrará na captura da polarização da luz estelar de estrelas muito fracas que estão tão distantes que os sinais de polarização de lá não foram sistematicamente estudados. As distâncias a essas estrelas serão obtidas a partir de medições do satélite GAIA.

Ao combinar esses dados, os astrônomos realizarão um mapeamento de tomografia de campo magnético inaugural do meio interestelar de áreas muito grandes do céu usando um novo instrumento de polarímetro conhecido como WALOP (Wide Area Linear Optical Polarimeter).

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Cientistas da Universidade de Creta, Grécia, Caltech, EUA, Centro Interuniversitário de Astronomia e Astrofísica (IUCAA), Índia, Observatório Astronômico da África do Sul e Universidade de Oslo, Noruega, estão envolvidos neste projeto, dirigido pelo Instituto of Astrophysics, Greece.

A Infosys Foundation, Índia, Stavros Niarchos Foundation, Grécia e a National Science Foundation dos EUA forneceram, cada uma, uma doação de US $ 1 milhão, combinada com contribuições do European Research Council e da National Research Foundation da África do Sul.

Por que o PASIPHAE é importante?

Desde o seu nascimento, cerca de 14 bilhões de anos atrás, o universo tem se expandido constantemente, como evidenciado pela presença da radiação de Fundo Cósmico de Microondas (CMB) que preenche o universo.

Imediatamente após seu nascimento, o universo passou por uma curta fase inflacionária durante a qual se expandiu a uma taxa muito alta, antes de desacelerar e atingir a taxa atual. No entanto, até agora, houve apenas teorias e evidências indiretas da inflação associada ao universo primitivo.

Uma conseqüência definitiva da fase inflacionária é que uma pequena fração da radiação CMB deve ter suas impressões na forma de um tipo específico de polarização (conhecido cientificamente como sinal de modo B).

Todas as tentativas anteriores de detectar este sinal falharam principalmente devido à dificuldade apresentada por nossa galáxia, a Via Láctea, que emite grandes quantidades de radiação polarizada.

Além disso, contém muitas nuvens de poeira que se apresentam na forma de aglomerados. Quando a luz das estrelas passa por essas nuvens de poeira, elas se espalham e se polarizam.

É como tentar ver estrelas fracas no céu durante o dia. A emissão galáctica é tão brilhante que o sinal de polarização da radiação CMB é perdido, disse S Maharana, um estudante de doutorado da IUCAA que está envolvido neste projeto.

O levantamento PASIPHAE medirá a polarização da luz das estrelas em grandes áreas do céu. Esses dados, juntamente com as distâncias GAIA das estrelas, ajudarão a criar um modelo tridimensional da distribuição da poeira e da estrutura do campo magnético da galáxia. Esses dados podem ajudar a remover a luz polarizada galáctica do primeiro plano e permitir que os astrônomos procurem o indescritível sinal do modo B.

O que é WALOP?

Wide Area Linear Optical Polarimeter (WALOP) é ​​um instrumento, quando montado em dois pequenos telescópios ópticos, que será usado para detectar sinais de luz polarizada que emergem das estrelas ao longo de altas latitudes galácticas.

Um WALOP será montado no Observatório Skinakas de 1,3 metros, em Creta, e no telescópio de 1 metro do Observatório Astronômico da África do Sul, localizado em Sutherland.

Depois de construídos, eles serão instrumentos únicos que oferecem o mais amplo campo de visão do céu em polarimetria. Ele será capaz de capturar imagens em uma área de ½ ° por ½ ° do céu durante cada exposição, disse A N Ramaprakash, cientista sênior da IUCAA e bolsista do IA, Creta.

Em termos simples, as imagens terão simultaneamente os melhores detalhes de uma estrela junto com seu fundo panorâmico.

O WALOP irá operar com base no princípio de que, a qualquer momento, os dados de uma parte do céu em observação serão divididos em quatro canais diferentes. Dependendo da maneira como a luz passa pelos quatro canais, o valor de polarização da estrela é obtido. Ou seja, cada estrela terá quatro imagens correspondentes que, quando costuradas, ajudarão a calcular o valor de polarização desejado de uma estrela.

Como a pesquisa se concentrará nas áreas do céu onde os valores de polarização muito baixos (<0.5 per cent) are expected to emerge, a polarimeter with high sensitivity and accuracy clubbed with a large field of view was needed, so WALOP was planned sometime in 2013.

Isso ocorreu após o sucesso da pesquisa experimental RoboPol durante 2012-2017, na qual alguns colaboradores da PASIPHAE estiveram envolvidos. Desde então, o projeto, a fabricação e a montagem, liderados por Ramaprakash, estão em andamento.

O WALOP e seu predecessor RoboPol compartilham o princípio da fotometria de disparo único. Mas o WALOP de 200 kg será capaz de observar centenas de estrelas simultaneamente presentes no céu do norte e do sul, em oposição ao RoboPol, que tem um campo de visão muito menor no céu.

O desenvolvimento do instrumento encontra-se em estágio avançado atualmente e em andamento nas instalações de instrumentação da IUCAA.

Por que o WALOP será implantado em telescópios ópticos de classe de 1 metro

A principal limitação do uso de grandes telescópios ópticos é que eles cobrem uma área relativamente menor do céu, anulando o propósito geral do PASIPHAE.

Enquanto os telescópios da classe de 1 metro permitem campos maiores de visão do céu combinados com os mínimos detalhes de estrelas distantes.

Uma vez que o levantamento do céu continuará por quatro anos, será um desafio dedicar uma quantidade considerável de tempo de observação de qualquer grande telescópio exclusivamente para estudar a polarização estelar.

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Assim, o tempo máximo de observação oferecido pelos telescópios menores será desviado para o levantamento do céu PASIPHAE usando WALOP, acrescentou Ramaprakash, também professor visitante do Caltech.

A tentativa de pressionar os telescópios de 1 metro também é para demonstrar que a ciência revolucionária e experimentos desafiadores podem ser realizados usando telescópios menores, mesmo na era de telescópios grandes e extremamente grandes.

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