Astrônomos da Universidade Macquarie foram pioneiros em uma nova técnica para observar objetos celestes durante o dia, permitindo potencialmente o monitoramento visual de satélites 24 horas por dia e melhorando significativamente a segurança na Terra e no espaço.



A sua técnica utiliza o Telescópio Huntsman da Universidade, um conjunto único de 10 lentes de câmara que trabalham em paralelo, originalmente concebido para observações ultra-sensíveis do céu nocturno.

Em um artigo publicado em Publications of the Astronomical Society of Australia no dia 20 de maio, os investigadores demonstraram a capacidade do Huntsman de medir com precisão estrelas, satélites e outros alvos quando o Sol está bem acima, apesar de os astrónomos tradicionalmente só observarem à noite.

"Há séculos que as pessoas tentam observar estrelas e satélites em comprimentos de onda ópticos durante o dia, mas tem sido muito difícil fazê-lo. Os nossos testes mostram que o Huntsman pode alcançar resultados notáveis ​​durante o dia," diz o autor principal e Ph.D. em astrofísica. candidata Sarah Caddy, que ajudou a projetar e construir o Telescópio Huntsman.

Caddy trabalhou com uma equipe de Ph.D. estudantes e funcionários da Macquarie para implantar o Huntsman, que celebrou sua inauguração oficial no Observatório Siding Springs em Coonabarabran no ano passado.

O telescópio combina uma câmera astronômica e equipamento de foco astromecânico com um conjunto de 10 lentes Canon de 400 mm altamente sensíveis, orientadas para cobrir a mesma área do céu.

Como o Sol inunda a maior parte da luz de outros objetos celestes, os astrônomos raramente observam durante o dia, mas Caddy e seus colegas testaram filtros especiais de “banda larga” em uma versão de teste do telescópio Huntsman para bloquear a maior parte da luz do dia e ainda permitir comprimentos de onda específicos de objetos celestes. passar através.

Esta versão de teste, um telescópio pathfinder de lente única mini-Huntsman instalado no observatório da Universidade, permitiu à equipe de pesquisa avaliar várias configurações em um ambiente controlado sem afetar o telescópio Huntsman.

Supernova se aproximando

A capacidade diurna do Huntsman permite a monitorização contínua de certas estrelas brilhantes que podem não ser observáveis ​​à noite durante meses seguidos porque estão demasiado próximas do Sol.

Um exemplo é a supergigante vermelha Betelgeuse, uma estrela próxima a cerca de 650 anos-luz de distância, na constelação de Órion, na nossa galáxia, a Via Láctea.

Betelgeuse é de grande interesse para os astrônomos, uma vez que a estrela diminuiu substancialmente entre o final de 2019 e 2020, provavelmente devido a uma grande ejeção de gás e poeira.

"Sem este modo diurno, não teríamos ideia se uma das estrelas mais brilhantes do céu se tornou supernova até alguns meses depois de a sua luz explosiva ter atingido a Terra," afirma o coautor Professor Associado Lee Spitler, Chefe de Projetos Espaciais da Óptica Astronômica Australiana de Macquarie (AAO).

“Sabemos que Betelgeuse explodirá ‘em breve’ [em termos astronômicos, isso significa a qualquer momento entre agora e milhões de anos no futuro], mas não exatamente quando isso acontecerá.

"Durante cerca de quatro meses do ano, só é observável durante o dia porque o Sol fica entre Betelgeuse e a Terra nesta altura."

Calibrando com Betelgeuse

O estudo confirmou que os dados de fotometria diurna do Huntsman para Betelgeuse coincidem com observações de observatórios de todo o mundo, e até mesmo com telescópios espaciais.

"Esta descoberta abre caminho para estudos ininterruptos e de longo prazo de estrelas como Betelgeuse, à medida que sofrem erupções poderosas perto do fim da sua vida, expelindo enormes quantidades de material estelar nas fases finais do ciclo cósmico de renascimento," diz Spitler.

"Os astrónomos adoram quando as estrelas da Via Láctea se transformam em supernovas porque isso pode dizer-nos muito sobre como os elementos são criados no Universo."

Infelizmente, acrescenta, as supernovas na Via Láctea são relativamente raras – a última vez que aconteceram foi em 1604.

"Mas quando uma supernova explodiu numa mini-galáxia próxima da nossa galáxia, a Via Láctea, em 1987, isto foi tão útil para os astrónomos que eles ainda observam a explosão da supernova em expansão quase 40 anos depois."

Evitando colisões

Dominar a observação diurna também oferece uma grande vantagem no campo em rápida expansão da consciência situacional espacial (SSA), que é o monitoramento próximo de uma população cada vez maior de satélites, detritos espaciais e outros objetos artificiais que orbitam a Terra.

Serão lançados mais satélites nos próximos 10 anos do que em toda a história da exploração espacial humana.

“Com cerca de 10.000 satélites ativos já circulando pelo planeta e planos para lançar mais 50.000 satélites em órbita baixa da Terra na próxima década, há uma clara necessidade de redes de telescópios diurnas e noturnas dedicadas para detectar e rastrear continuamente satélites”, diz Caddy.

Potenciais colisões de satélites têm graves implicações para as comunicações, GPS, monitorização meteorológica e outras infra-estruturas críticas.

A fotometria de satélite – uma técnica astronômica que utiliza telescópios ópticos para estudar mudanças no brilho de objetos celestes – pode revelar informações valiosas, incluindo a composição, idade e condição dos objetos em órbita.

“A abertura à observação diurna dos satélites permite-nos monitorizar não apenas onde eles estão, mas também a sua orientação, e acrescenta informações que obtemos do radar e de outros métodos de monitorização, protegendo contra potenciais colisões”, diz Caddy.

Astro trata

A equipe de Caddy demonstrou o potencial do Huntsman para outras observações astronômicas que exigem cobertura diurna e noturna, incluindo monitoramento de satélites.

A equipe usou o mini-Huntsman para refinar técnicas ao longo de vários meses, investigando sistematicamente fatores como tempos de exposição ideais, tempo de observação e rastreamento preciso de alvos, mesmo em meio à turbulência atmosférica.

“A astronomia diurna é um campo entusiasmante e, com os avanços nos sensores de câmaras, filtros e outras tecnologias, vimos melhorias dramáticas na sensibilidade e na precisão alcançáveis ​​em condições de céu brilhante”, diz Caddy.

Spitler acrescenta:“Refinamos uma metodologia para observação diurna e demonstramos que ela pode ser feita em equipamentos de última geração e acessíveis, como as lentes Canon”.

A Huntsman foi construída para que as 10 lentes funcionem em paralelo, alimentando 10 sensores de câmera CMOS ultrarrápidos que juntos podem capturar milhares de imagens de curta exposição por segundo.

A câmera anexada pode processar imagens e gerenciar fluxos de dados muito grandes em um instante, usando controle robótico para rastrear e capturar objetos em movimento rápido e fornecer monitoramento contínuo de objetos 24 horas por dia.

“Ser capaz de fazer observações precisas e ininterruptas quebra as restrições de longa data sobre quando os astrônomos podem escanear os céus”, diz Spitler.

“A astronomia diurna será cada vez mais crítica à medida que entramos na próxima Era Espacial.”