Um novo instrumento pioneiro que produz as imagens mais nítidas de estrelas jovens poderia dar aos astrônomos um vislumbre fascinante de como o sistema solar parecia há mais de 4,5 bilhões de anos.

Uma equipe internacional de especialistas, incluindo o professor Stefan Kraus da Universidade de Exeter, estão realizando novas pesquisas sobre como os planetas se formam usando um novo gerador de imagens infravermelho inovador.

O imageador, chamado MIRC-X, é projetado para dar novos insights sobre como os planetas se formam a partir da rotação, discos circunstelares de poeira e gás densos que existem em torno de estrelas jovens.

Embora os telescópios convencionais só possam ver a região externa do disco dessas estrelas incipientes, devido à grande distância que estão da Terra, o novo gerador de imagens pode produzir imagens das profundezas das regiões mais internas.

A equipe de pesquisa acredita que a pesquisa não só dará uma compreensão muito maior de como essas estrelas - encontradas a várias centenas de anos-luz de distância - se formarão, mas também dará um vislumbre de como o sistema solar teria olhado em sua própria formação.

Professor Kraus, do departamento de Física e Astronomia da Universidade de Exeter e investigador principal do instrumento MIRC-X disse:"O grande prêmio nos estudos de formação de planetas é entender o que acontece nas próprias regiões internas desses discos, nas escalas em que a Terra está localizada em nosso sistema solar.

"Nessas regiões internas, o disco sofre uma transição dramática de uma composição de poeira + gás para um disco puramente gasoso. O forte gradiente de pressão na região pode levar a um acúmulo de grãos de poeira que pode desencadear a formação de planetas rochosos na região. "

A equipe de pesquisa, que também inclui especialistas da Universidade de Michigan (EUA), criou o gerador de imagens MIRC-X para fornecer imagens muito mais nítidas das regiões mais internas do disco pela primeira vez.

A equipe utilizou o conjunto de telescópios CHARA, localizado em Mt. Wilson na Califórnia e operado pela Georgia State University, para ajudar a produzir as imagens finais. Esta instalação incorpora seis, telescópios de um metro espalhados por uma área de 330 metros de diâmetro. O instrumento MIRC-X combina a luz de todos os seis telescópios ao mesmo tempo, efetivamente criando o poder de resolução de um telescópio gigante de 330 metros.

A façanha de combinar esses 6 telescópios CHARA já foi alcançada por um instrumento anterior, MIRC - construído pela Universidade de Michigan - que atuou como o precursor do MIRC-X.

"Alcançamos resultados marcantes em astrofísica estelar, por exemplo, por imagens de manchas na superfície de outras estrelas, ou a fase de expansão da bola de fogo de uma explosão de nova, "disse o professor John Monnier da Universidade de Michigan e principal investigador do MIRC." No entanto, a fim de atingir o objetivo desafiador de imaginar estrelas jovens, precisávamos redesenhar e reconstruir o instrumento substancialmente. "

Um dos aspectos mais importantes do redesenho diz respeito à câmera que é usada para detectar o sinal fraco produzido pela superposição da luz das estrelas dos seis telescópios.

"Precisávamos de uma câmera com ruído extremamente baixo, mas, ao mesmo tempo, também uma taxa de quadros muito alta para congelar qualquer distorção de imagem introduzida pela atmosfera, "explicou o professor Kraus." Felizmente, há alguns anos atrás, houve um verdadeiro avanço na tecnologia de detectores que resultou em uma nova geração de câmeras infravermelhas com ruído 40 vezes menor do que antes. É o mais rápido do mundo, barulho baixo, câmera infravermelha e assustadoramente perto de atingir o limite físico fundamental de detecção de fóton único, tornando-a quase a câmera 'perfeita' para nossos propósitos. "

No final de 2018, a equipe alcançou a "primeira luz" com o novo sistema MIRC-X completo - o momento em que o novo instrumento capturou a luz das estrelas pela primeira vez, com o sistema inovador.

"Iniciamos com sucesso nossa campanha de observação e mal podemos esperar para analisar os dados que registramos, "disse o professor Kraus, "As imagens nos mostrarão como o sistema solar poderia ser 4,5 bilhões de anos atrás, no momento em que a Terra e os outros planetas se formaram. "

"Sempre que os astrônomos ligam uma máquina que é uma ordem de magnitude mais capaz do que as gerações anteriores e a apontam para o céu, eles descobriram coisas novas e empolgantes sobre o Universo, "Professor Monnier acrescentou." Espero que o mesmo seja verdade com nosso novo instrumento.

A equipe do instrumento inclui cientistas da Universidade de Exeter, Universidade de Michigan, e o Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble. O projeto MIRC-X recebeu financiamento do Conselho Europeu de Pesquisa e da Universidade de Exeter e se baseia em financiamento anterior da National Science Foundation dos EUA. A equipe agradece à First Light Imaging SRS pela colaboração frutífera e à Fujikura Europe Ltd por fornecer uma amostra de suas fibras ópticas.