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O Telescópio do Pólo Sul mede o sinal emitido pela primeira luz do Universo (a radiação cósmica de fundo). O ar frio e seco da Antártica protege o sinal da interferência atmosférica. Crédito: Lindsey Bleem.
Os cientistas da Argonne, Lindsey Bleem e Clarence Chang, falam sobre como é procurar sinais do Universo primitivo vindos do Telescópio do Polo Sul.
A luz emitida há bilhões de anos pode ajudar a resolver mistérios duradouros sobre a evolução do universo. O Telescópio do Polo Sul foi projetado para detectar essa luz, conhecida como fundo de micro-ondas cósmico (CMB). Uma colaboração entre mais de 20 universidades e laboratórios nacionais, o Telescópio do Polo Sul começou a operar em 2007. Ele usa detectores desenvolvidos e fabricados em Argonne.
Aqui, dois físicos do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) falam sobre seu trabalho com o Telescópio do Polo Sul e por que ele é importante. Lindsey Bleem coleta e analisa dados no telescópio, e Clarence Chang desenvolve detectores supercondutores para o telescópio. As propriedades especiais dos materiais supercondutores os tornam atraentes e exclusivos para aplicações não apenas em telescópios, mas também em máquinas de imagem por ressonância magnética (MRI) e aceleradores de partículas.
Confira também a história de áudio do Argonne Voices para saber mais sobre suas pesquisas e ouvir fatos surpreendentes sobre o Polo Sul.
P: Qual é a radiação cósmica de fundo e o que ela nos diz sobre o Universo?
Chang: A radiação cósmica de fundo é o sinal que foi produzido quando o Universo tinha cerca de 380.000 anos. Corresponde a um período em que o universo se transformou desse plasma superquente, onde prótons e elétrons estavam voando, para o momento em que, depois que o Universo esfriou o suficiente, prótons e elétrons puderam formar átomos.
Hoje, esse sinal aparece em comprimentos de onda mais longos , na faixa de microondas (alguns milímetros). Portanto, ao estudar e observar o Universo nesses comprimentos de onda, podemos olhar para o universo primitivo - essencialmente, capturar a foto de um bebê.
Bleem: Sabemos desde que foi descoberto pela primeira vez na década de 1960 que o CMB é incrivelmente uniforme. Os desvios de temperatura, que traçam mudanças na densidade desse plasma inicial de que Clarence falou, são apenas cerca de uma parte em 100.000. Sabemos que essas pequenas flutuações tiveram que crescer ao longo de toda a idade do Universo.
Além de apenas nos dar essa bela fotografia, efetivamente, do Universo bebê, a luz que foi emitida na época tem viajado por toda a idade do universo, 14 bilhões de anos. Ele interagiu com todas as estruturas que se formaram desde os primeiros tempos. Portanto, podemos estudar as impressões muito sutis que essas estruturas fazem no CMB para realmente desvendar os processos e a física que aconteceram entre quando ele foi emitido e hoje.
P: Como você faz isso?
Bleem: Fazemos isso por meio de algumas análises científicas importantes e diferentes. Um é chamado de lente gravitacional. É aqui que as massas astronômicas ao longo da linha de visão podem realmente desviar o caminho da luz.
A segunda é a física que ocorre quando os fótons - a luz da radiação cósmica de fundo em micro-ondas - podem espalhar o material nessas estruturas intermediárias. Podemos rastrear esse processo de dispersão e mapear estruturas ao longo da linha de visão, o que pode nos ajudar a sondar coisas como a energia escura, que está afetando fortemente a capacidade de formação de estruturas realmente massivas, como aglomerados de galáxias.
P: E por que o telescópio precisa estar no Polo Sul?
Bleem: A própria Antártica, como você provavelmente pode imaginar pelas fotos, é bastante fria. Está extremamente seco. É o maior deserto do mundo. Isso o torna um lugar fantástico para a astronomia que fazemos no Telescópio do Polo Sul. Nosso telescópio observa comprimentos de onda milimétricos. A água na atmosfera atenua os comprimentos de onda milimétricos nos quais estamos interessados, e o movimento das moléculas de água pode adicionar uma grande fonte de ruído aos dados. Portanto, temos que ir a esses lugares remotos e secos para fazer essas observações. E acontece que o Polo Sul é o melhor lugar do mundo para fazer isso, seguido pelo Deserto do Atacama, no Chile.
P: Como é trabalhar nesse ambiente?
Chang: Estamos no Polo Sul porque está seco. Essa secura é ótima para nossas observações. Mas, como seres humanos, gostamos de um pouco de umidade no ar. Isso é um pouco desafiador e também pode interferir no andamento das coisas no dia a dia.
Bleem: Sim. Não é o mais amigável para humanos. Sua pele vai rachar. As feridas não cicatrizam muito bem no Polo Sul. Não é bom que os computadores fiquem nesse ambiente seco. Na verdade, tínhamos um umidificador que soprou em um de nossos computadores para mantê-lo funcionando um pouco mais feliz.
P: Como seu trabalho em Argonne se conecta ao telescópio?
Chang: Na Argonne, desenvolvemos uma tecnologia supercondutora para os detectores. Esses detectores precisam medir fótons com comprimentos de onda razoavelmente longos - normalmente um milímetro, 2 milímetros, 3 milímetros. A tecnologia típica de câmeras, como a que é usada em nossos telefones, mesmo levada ao extremo, ainda não vê esses fótons muito bem. Na verdade, ele não os vê de forma alguma.
Portanto, temos que fazer uma nova tecnologia para fazer isso. E, em sua essência, isso significa entender e controlar materiais supercondutores e, em seguida, processá-los para fazer esses detectores realmente sensíveis e fabricar muitos deles. Na Argonne, há um forte programa de pesquisa de materiais básicos e sua aplicação em diferentes tecnologias.
Bleem: Também associamos o desenvolvimento de nosso detector a todo o trabalho que está sendo feito usando os supercomputadores de última geração no Argonne Leadership Computing Facility, um recurso do DOE Office of Science. Somos, portanto, capazes de fazer importantes previsões teóricas que nos permitem conectar as observações que fazemos com o Telescópio do Polo Sul às previsões de diferentes modelos cosmológicos sobre o que deveríamos estar vendo.
Portanto, há uma interconexão realmente poderosa em Argonne, não apenas entre cosmologistas e as instalações de fabricação de materiais e os cientistas de lá, mas também com nossos grandes especialistas em computação.
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Vídeo: Telescópio Espacial James Webb: Uma nova visão do universo
Fornecido por Argonne National Laboratory
Fonte: Phys News / por Christina Nunez, Laboratório Nacional de Argonne / 14-12-2021
https://phys.org/news/2021-12-peering-universe-bottom-earth.html
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Hélio R.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os
conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration),
ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A
partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB),
como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
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