Como as estrelas se formam nas profundezas das nuvens de gás molecular? Qual é a história da formação de estrelas ao longo do tempo cósmico? Quando as primeiras estrelas se formaram? E como eles produziram os materiais necessários para a vida na Terra?

Um grupo de astrônomos da Arizona State University está buscando respostas para essas perguntas como parte de um experimento internacional que recebeu mais de US $ 6 milhões em financiamento da National Science Foundation para ajudar a construir uma câmera especialmente sensível, chamado TolTEC, para sondar esses mistérios.

"Metade da luz das estrelas do universo é absorvida por nuvens de poeira interestelar e, em seguida, re-irradiada em comprimentos de onda invisíveis ao olho humano, "disse Philip Mauskopf, da Escola de Exploração Terrestre e Espacial da Universidade do Estado do Arizona (SESE). "As observações astronômicas nesses comprimentos de onda podem nos permitir ver os núcleos dos berçários estelares, onde novas estrelas estão se formando."

Mauskopf, professor da SESE, é o líder da equipe ASU que projetará e construirá a ótica da nova câmera. A equipe também desenvolverá a eletrônica para a produção de imagens dos detectores supercondutores do instrumento.

Olho grande

A nova câmera será acoplada a um telescópio gigante no México. Além dos 15, Sierra Negra, de 300 metros, no estado de Puebla, fica o Grande Telescópio Milimetrado (foto acima), com um espelho principal de 50 metros (164 pés) de diâmetro.

É o maior telescópio do mundo projetado para operar em um comprimento de onda de 1 milímetro, ideal para fazer estudos detalhados do universo empoeirado. A construção deste telescópio, com contribuições da Universidade de Massachusetts, foi o maior projeto científico da história do México.

Nos próximos três anos, um consórcio internacional, liderado por UMass, construirá a câmera criogênica TolTEC do tamanho de um carrinho de golfe para o Large Millimeter Telescope. Vai pesquisar o universo, radiação de imagem da poeira em comprimentos de onda milimétricos em grandes áreas do céu.

Os astrônomos esperam que essas imagens revelem milhões de galáxias até então desconhecidas que são invisíveis para os telescópios ópticos convencionais devido ao seu grande conteúdo de poeira.

Caçando galáxias empoeiradas

"Na última década, câmeras e telescópios menores descobriram milhares dessas galáxias, "Mauskopf disse." Este novo projeto permitirá um censo completo de galáxias empoeiradas no universo e nos permitirá realmente começar a entender suas propriedades. "

Além de Mauskopf, a equipe da ASU inclui o bolsista de pós-doutorado Sean Bryan, engenheiro eletricista Hamdi Mani, o engenheiro mecânico Matt Underhill, bem como o estudante de graduação e companheiro de Ciências Espaciais e Terrestres da NASA, Sam Gordon, e o estudante da Barrett Honors College, Rhys Kelso.

"Para obter as melhores imagens, temos que superresfriar a ótica e os detectores supercondutores, "Mauskopf disse." Embora o desenvolvimento deste tipo de tecnologia supercondutora possa ser difícil, os detectores e eletrônicos de leitura que estamos usando para o TolTEC são muito semelhantes aos que já desenvolvemos para uso em telescópios transportados por balões em comprimentos de onda mais curtos. "

Assim que a câmera TolTEC for concluída, ele será montado no Grande Telescópio Milimetrado e iniciará um programa de dois anos de três grandes levantamentos do céu cobrindo centenas de graus quadrados. Essas pesquisas terão como alvo regiões onde há nuvens de poeira conhecidas em nossa própria galáxia. Eles também visarão regiões onde há relativamente pouca poeira local, de modo que objetos mais distantes sejam visíveis para comparação com imagens ópticas profundas contendo um grande número de galáxias.

Grande passo em frente

As observações que requerem os telescópios de hoje cinco anos para serem concluídas serão feitas em pouco mais de uma semana com a TolTEC.

"É difícil entender os recursos aprimorados do novo instrumento, "disse Grant Wilson da UMass, investigador principal da TolTEC. "A combinação da nova câmera e do LMT requer uma nova perspectiva sobre quais tipos de investigações são possíveis."

Os detalhes das pesquisas do TolTEC serão trabalhados em consulta com a comunidade astronômica internacional por meio de uma série de workshops liderados por membros do conselho consultivo científico do TolTEC. Os dados das pesquisas serão divulgados o mais rápido possível para permitir o máximo retorno científico.

Os dados da TolTEC permitirão aos cosmologistas, como Evan Scannapieco da SESE, para rastrear o mecanismo misterioso que está bloqueando a formação de estrelas em galáxias gigantes. Também ajudará astrônomos, incluindo Judd Bowman da SESE, Rogier Windhorst, James Rhoads e Sangeeta Malhotra, que estão usando outros métodos para observar diretamente as galáxias mais antigas e distantes responsáveis ​​pela reionização do gás hidrogênio no universo primitivo.

"Projetar e construir esta câmera será uma excelente oportunidade prática para os alunos e pesquisadores da SESE, "Mauskopf disse." E o resultado final será uma nova ferramenta poderosa para estudar o universo. "