O Observatório Vera C. Rubin está localizado no topo do Cerro Pachón, a 2600m de altitude no Chile. Ele desfruta neste local de um céu de qualidade excepcional durante todo o ano.
Crédito: Hernan Stockebrand.
Este programa chamado LSST (Legacy Survey of Space and Time) tem a ambição de produzir o primeiro retrato animado do Universo observável, desde os objetos do sistema solar até as galáxias mais distantes. Ele também fornecerá uma quantidade totalmente inédita de dados para o estudo da energia escura, da matéria escura, dos múltiplos fenômenos transitórios do Universo e dos inúmeros objetos do sistema solar que ainda precisam ser catalogados. Panorama deste projeto que conta com uma importante contribuição do CNRS.
A colaboração LSST revelou em 23 de junho as primeiras imagens captadas com seu novo telescópio terrestre instalado no Chile no observatório Vera C. Rubin, cuja missão será explorar as profundezas de todo o cosmos do hemisfério sul durante 10 anos.
O programa LSST tem a ambição de explorar os mistérios do Universo em todas as escalas, desde nosso sistema solar até as galáxias mais distantes. Liderado pelos Estados Unidos, ele reúne uma ampla comunidade científica internacional, na qual os cientistas franceses desempenham um papel importante, em torno de uma infraestrutura excepcional localizada em um sítio chileno, a mais de 2.600 metros de altitude, onde as noites claras e a pureza da atmosfera oferecem condições ideais para a observação astronômica.
Um olhar global sobre o céu
O programa LSST será de uma diversidade surpreendente, abordando o estudo da matéria escura, uma matéria abundantemente presente no Universo, perceptível por sua ação gravitacional, mas invisível aos nossos instrumentos; ou sobre a energia escura, outro fenômeno enigmático que parece acelerar a expansão atual do Universo; ou ainda sobre a formação das galáxias, as origens do Sistema Solar e, de modo geral, sobre todos os fenômenos transitórios, próximos ou distantes, no Universo.
De fato, o Observatório Rubin não se limita a observar corpos celestes estáticos: ao capturar a cada 3 dias uma imagem completa da abóbada celeste que será comparada com as anteriores, ele realizará um verdadeiro filme do Universo e revelará assim todos os movimentos de objetos do sistema solar e de nossa galáxia, as variações de luminosidade dos astros, as explosões de estrelas, etc. Todas as noites, os cientistas esperam detectar milhões dessas mudanças.
A cúpula abriga um telescópio único no mundo capaz de fotografar enormes porções do céu de uma só vez em altíssima definição. Ele possui um sistema de três espelhos para torná-lo bastante compacto e extremamente ágil, podendo mudar de posição em apenas 5 segundos. Para fotografar o céu, ele conta com uma câmera digital gigante.
Crédito: RubinObs/NSF/AURA/A. Alexov.
Meio Universo sob vigilância
Em outras palavras, Rubin coloca meio Universo inteiro sob vigilância e, para isso, os cientistas projetaram um telescópio totalmente único em seu gênero. Com um diâmetro de 8,4 metros, o telescópio Simonyi foi projetado para abranger vastas porções do céu em um único olhar. Seu campo de visão muito amplo corresponde a 40 luas cheias: sua óptica de três espelhos também o torna um instrumento muito compacto capaz, apesar de sua massa de 55 toneladas, de se posicionar em poucos segundos com extrema precisão.
No coração do telescópio, instalada desde março de 2025, a câmera LSST, verdadeira proeza tecnológica, é o elemento-chave do instrumento: trata-se da maior câmera digital do mundo.
Seu plano focal, composto por um mosaico de 189 sensores CCD, permitirá capturar em altíssima definição os mais tênues brilhos do Universo. No ritmo infernal de 800 fotos por noite - cada uma cobrindo um vasto campo celeste em diferentes comprimentos de onda - o telescópio cobrirá todo o céu austral em três noites. Em 10 anos, o número de visões do Universo acumuladas ultrapassará o milhar.
Um sistema de filtros a serviço da precisão
Para extrair informações sobre a natureza e a distância à Terra dos corpos celestes, a câmera utiliza um conjunto de filtros cobrindo um amplo espectro de comprimentos de onda. Esses filtros são colocados alternadamente diante da lente da câmera graças a um sistema automatizado totalmente projetado e montado na França.
Este dispositivo é fruto de uma colaboração entre vários laboratórios do CNRS: o LPNHE (CNRS - Sorbonne Université), CPPM (CNRS - AMU), LPSC (CNRS - UGA), LPCA (CNRS - UCA) e IP2I (CNRS- Université Lyon 1). Ele permite selecionar, com grande rapidez e precisão submilimétrica, o filtro mais adequado à observação em curso. Ele combina um carrossel de armazenamento capaz de armazenar até 5 filtros, um braço automatizado que permite posicionar um filtro diante do plano focal com uma precisão de 0,1mm, e um módulo de carregamento.
Este trabalho de ourives é fruto de anos de pesquisa e desenvolvimento, desde a concepção até a inauguração do protótipo em 2018 e finalmente a integração final do sistema à câmera no Chile em 2024.
A construção da câmera LSST, realizada pelo laboratório SLAC nos Estados Unidos, também contou com outras contribuições do CNRS. As equipes francesas participaram especialmente da fabricação dos circuitos eletrônicos dedicados à leitura dos sensores, da implementação dos procedimentos de calibração e da definição dos filtros ópticos permitindo a análise fina da luz captada.
O desafio do processamento de dados
Observar o céu com tal intensidade também implica repensar o processamento dos dados. Cada imagem capturada pela câmera LSST deverá ser analisada, classificada, arquivada e disponibilizada aos cientistas, muitas vezes em tempo quase real. O volume é vertiginoso: milhões de objetos celestes identificados, alertas a detectar e redistribuir continuamente, catálogos a construir ao longo das observações.
No total, serão produzidos 500 Petabytes de dados (cerca de 1017 bytes) durante os dez anos. Mas graças ao sistema de processamento de dados, "apenas" 15 Petabytes serão armazenados nos catálogos.