Você nunca sabe o que novas descobertas podem estar escondidas em antigas observações astronômicas. Por quase cem anos, começando no final do século 19, a fotografia de placa de vidro seco revestida com emulsão foi o padrão de escolha usado por grandes observatórios astronômicos e pesquisas para documentar e obter imagens do céu. Essas enormes coleções de placas de vidro ainda estão por aí em todo o mundo, arquivados em bibliotecas do observatório e arquivos universitários. Agora, um novo projeto mostra como podemos trazer de volta à luz as histórias contadas nessas placas antigas.

Mais de 2,4 milhões de placas de vidro estimadas estão disponíveis em coleções apenas na América do Norte. Estas foram tiradas a partir da década de 1890 até a década de 1970, quando os detectores CCD (Charged Couple Device) começaram a ficar online para a astronomia. Destes, apenas cerca de 400, 000 placas foram digitalizadas para pesquisa de qualidade, mais notavelmente pelos projetos DASCH (Acesso Digital ao Século do Céu em Harvard) e internacionais APPLAUSE (Arquivos de Placas Fotográficas para Uso Astronômico).

Uma equipe do Departamento de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Chicago, e o Kavali Institute for Cosmological Astrophysics questionou se não haveria uma maneira mais fácil de trazer essas placas antigas para a era digital moderna.

"O processo de escaneamento da placa é bastante simples, "Will Cerny (University of Chicago) disse à Universe Today." Depois de selecionar um prato, certificamo-nos de que a superfície está limpa para que as partículas de poeira não sejam confundidas com estrelas na imagem final. Então, configuramos nosso scanner para a melhor qualidade possível e produzimos um arquivo de imagem. Com efeito, estamos considerando o scanner como um instrumento científico:para cada pequeno pedaço de informação na placa, obtemos uma representação digital da quantidade de luz transmitida pela fotografia. De lá, carregamos o arquivo resultante para um site que mapeia as coordenadas celestes na imagem, que também cria um arquivo em um formato padronizado para análise astronômica. "

A equipe procurou uma fonte próxima, o Observatório Yerkes. Para o estudo, a equipe de digitalização de placas de Yerkes queria uma placa ideal para calibrar o brilho estelar e o fundo do céu, cobrindo uma faixa de céu localizada longe do plano galáctico. A equipe também queria que as placas fossem tiradas em excelentes condições de céu, com longas exposições representando uma boa variedade de objetos galácticos e extragalácticos, a fim de avaliar a magnitude limite.

Localizado nas margens do Lago Genebra, no sul de Wisconsin, e construído pelo astrônomo e fabricante de telescópios americano George Ellery Hale em 1897, O Observatório Yerkes também abriga uma coleção de 150, 000-200, 000 placas de vidro. Embora Yerkes seja o lar do telescópio Great 40 "- o maior refrator operacional do mundo - a maioria das placas da coleção foram tiradas usando o refletor Ritchey de 24 polegadas em Yerkes a partir de 1901 ou no Observatório McDonald no oeste do Texas.

A era e a utilização de placas de vidro para astrofotografia costumavam ser entediantes e complicadas. Muitas vezes, os astrônomos tiveram que moldar as placas de forma personalizada para caber em câmeras específicas à mão, usando cortadores de diamante. O que se seguia era geralmente uma noite fria e escura na ocular seguindo uma estrela guia, enquanto as exposições necessárias foram feitas. Essas placas resultantes, Contudo, servir como uma crônica do céu abrangendo quase um século.

Interpretar a escala de magnitude nas varreduras e calibrar as placas para fatores como o brilho do céu, brilho da superfície e saturação (artefatos frequentemente introduzidos pelo processo fotográfico e de digitalização) produzem uma magnitude limite de +19, e o processo de varredura obteve uma precisão melhor do que um décimo de magnitude no brilho. Para contexto, um grande telescópio de quintal pode normalmente ver até cerca de magnitude +14 em uma noite clara com boa visão, e os levantamentos modernos terrestres de todo o céu, como o PanSTARRS-1, têm uma magnitude limite de cerca de 10, 000 vezes mais fraco, em cerca de magnitude +24.

"A simplicidade do processo torna possível digitalizar um grande número de placas em um período de tempo relativamente pequeno, "diz Cerny." Ele também tem a vantagem de não exigir um scanner personalizado, tornando-o acessível para equipes sem os recursos para projetar ou comprar um. Scanners personalizados são proibitivamente caros. Se nossos métodos podem ser generalizados, então, coleções de placas fotográficas de vários observatórios poderiam ser disponibilizadas para uso em pesquisas científicas. "

No fim, a equipe selecionou cerca de 50 placas que atenderam ao critério para o estudo. A equipe usou um scanner de artes gráficas Epson Expression 12000XL disponível comercialmente, acelerando e agilizando muito o processo. Os arquivos foram inicialmente digitalizados como arquivos .TIFF positivos (com estrelas pretas em um fundo branco) e depois salvos como arquivos FITS, um formato familiar a muitos astrofotógrafos modernos. A área de digitalização direcionada resultou em um campo de visão de 1,5 graus de largura, cerca de três vezes o diâmetro de uma lua cheia. Surpreendentemente, uma das primeiras placas digitalizadas pela equipe (Ry60) tirada em 1903 centrada na galáxia de magnitude 10 NGC 7331 localizada a 45 milhões de anos-luz de distância na constelação de Pégaso também revelou um visitante surpresa:uma 'estrela' convidada ou possível Super Nova, não visível nas imagens de comparação SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Se confirmado, esta seria a quarta supernova conhecida observada nesta galáxia.

"Nossa equipe realmente digitalizou uma série de pratos antes de escolher este prato em particular (Ry60) para o nosso papel ... no entanto, não tínhamos absolutamente nenhuma ideia no início que esta placa estava escondendo esta supernova candidata! ", diz Cerny." Estávamos examinando a imagem da galáxia na placa como parte de nossa análise, que envolvia comparar a placa com uma imagem moderna do mesmo campo do céu. Em um ponto, piscamos (alternamos rapidamente) entre as duas fotos, e notou o que parecia ser uma estrela presente na imagem da placa. "A equipe também eliminou outros falsos positivos em potencial, como um asteróide, mancha de poeira ou uma nova clássica galáctica - antes de medir o brilho do objeto, consistente com uma supernova distante.

Novos mistérios em velhas placas de vidro

De que servem as velhas imagens de placas de vidro do céu? Nós vamos, vários estudos recentes se voltaram para os registros que documentam o céu há mais de um século. Quando os astrônomos notaram um escurecimento anômalo visto no Star KIC 8462852 do Tabby, eles olharam para placas de vidro antigas da mesma região para mostrar que a estranha estrela está na verdade desaparecendo em escalas de tempo mais longas. Outro estudo analisou a anã branca próxima chamada Van Maanen's Star e demonstrou que os astrônomos haviam potencialmente documentado evidências de exoplanetas em 1917 - se eles tivessem procurado por ela.

Além de observar a variabilidade das estrelas ao longo de longos períodos de tempo, placas antigas abrem a possibilidade de observar a astrometria estelar ou a posição e o movimento das estrelas por meio do movimento adequado ao longo de uma linha de base de mais de um século. A equipe usou medições da missão Gaia da Agência Espacial Européia para comparação no estudo para demonstrar esta mesma técnica. Gaia lançou seu catálogo DR2 (Data Release 2) com mais de 1,6 bilhão de medições de posição estelar em 2018, e recentemente divulgou o EDR3 (Early Data Release 3) em 3 de dezembro, 2020, com o lançamento completo previsto para o final de 2021.

No fim, a equipe e o estudo demonstraram uma técnica de baixo custo, mas eficaz para digitalizar facilmente placas de vidro astronômicas para qualidade de nível de pesquisa, usando equipamento disponível no mercado e disponível no mercado. A equipe também tem planos de longo prazo para tornar as digitalizações das placas de Yerkes e livros de registro disponíveis online ao público através do site da Biblioteca da Universidade de Chicago.

Definitivamente, vale a pena o esforço para preservar as imagens das placas de vidro de outrora. Quem sabe que outras descobertas astronômicas estão esperando para ver a luz do dia.