Planck, o telescópio espacial que quer descobrir o futuro do Universo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/05/2009

[Imagem: ESA (Image by AOES Medialab)]

Qual será o futuro do Universo?

Enquanto o Herschel vai olhar para os primeiros instantes do Universo, o telescópio espacial Planck tem a preocupação oposta. Sua principal missão será estudar como o Universo se desenvolverá, como ele irá mudar e com o que se parecerá no futuro.

Sem uma bola de cristal, contudo, ele começará aprendendo com o passado, olhando para trás no tempo, menos de 400.000 anos depois do surgimento do Universo, cerca de 14 bilhões de anos atrás.

O nome do telescópio é uma homenagem ao físico alemão Max Planck, ganhador do Prêmio Nobel em 1918 por seus estudos sobre a radiação. Além de cientista brilhante, Planck foi o maior responsável por retirar Einstein do anonimato da sua função de funcionário público e tornar seus trabalhos famosos mundialmente.

Radiação Cósmica de Fundo

Enquanto o Herschel tenta capturar esse passado usando as fontes de radiação infravermelha, o Planck quer enxergar o Universo de um outro "ponto de vista", captando as emissões de micro-ondas. A radiação de micro-ondas tem comprimentos de onda maiores do que a radiação infravermelha, e não vem de objetos frios - ela foi gerada pela sopa primordial de partículas geradas após o Big Bang e que vieram dar ao nosso Universo a sua conformação atual. Esta é a chamada radiação cósmica de fundo.

A radiação cósmica de fundo é uma espécie de brilho do Big Bang. Essa luz decaiu para micro-ondas à medida que o Universo se expandia ao longo dos 13,7 bilhões de anos que se seguiram desde o seu surgimento.

Os instrumentos do telescópio Planck irão medir as variações de temperatura na radiação cósmica de fundo com uma sensibilidade, resolução angular e amplitude de frequências nunca antes atingida, permitindo a composição de uma imagem do Universo quando este tinha apenas 380 mil anos.

Expansão do Universo

Medindo minúsculas variações nessa radiação, o telescópio Planck traçará um novo retrato do Universo - sua idade, composição, tamanho, massa e geometria. E dirá muito sobre a sua expansão inicial - acredita-se que o Universo aumentou de tamanho 100 trilhões de trilhões de vezes em apenas um trilhão, de trilhão, de trilionésimo de segundo.

E, mesmo não estando diretamente interessado em objetos extremamente frios, o Planck será ainda mais frio do que o Herschel - seus instrumentos funcionarão a 0,1 K. Ele utiliza um sistema inovador de resfriamento usando escudos irradiadores voltados para o espaço profundo, o que permite alcançar temperaturas de cerca de 60 K. A seguir, um sistema de três refrigeradores criogênicos, um colocado dentro do outro em sequência, baixam a temperatura dos sensores de imagem do Planck para apenas um décimo acima do zero absoluto.

Espelho de fibra de carbono

O espelho do telescópio espacial Planck tem 1,5 metro de diâmetro, mas é opticamente mais complexo do que o o espelho do Herschel, que tem 3,5 metros, com um projeto que evita a entrada de luz indesejável no interior do sensores.

O espelho foi construído com um plástico reforçado com fibras de carbono, um compósito leve utilizado na fabricação de antenas para satélites artificiais e artigos esportivos. Como esse material não pode ser polido como o vidro, foi construído um molde com uma precisão superficial de 5 micrômetros, sobre o qual o material de carbono foi aplicado fibra por fibra. O formato final do espelho garante que toda a radiação que o alcança é corretamente focalizada para os sensores criogenicamente resfriados.

O telescópio Planck inteiro mede 4,2 metros de altura por iguais 4,2 metros de diâmetro.

Retrato do futuro.

Capturando as emissões da radiação cósmica de fundo com uma precisão inédita, o Planck permitirá que os cientistas calculem parâmetros como a curvatura do espaço-tempo e a participação da energia escura, da matéria escura e da matéria comum na distribuição da massa e da energia no Universo.

As incertezas sobre os valores de cada um desses parâmetros deverá ser diminuída para menos de 1%, o que permitirá projeções que deem noções sobre a evolução do Universo e sobre como ele deverá se parecer no futuro. Deverá se ter, por exemplo, um cálculo mais preciso da idade do Universo, hoje estimada em 13,7 bilhões de anos.

Segundo os pesquisadores, o Planck coletará dados 15 vezes melhores do que o melhor telescópio de micro-ondas atual, o WMAP, da NASA (veja O que existia antes do Big Bang?). Esse poder pode dar uma ideia das descobertas que os cientistas esperam, uma vez que foi o WMAP que conseguiu medir a composição do Universo, estabelecida em 72% de energia escura, 23% de matéria escura e apenas 5% da matéria comum, da qual somos constituídos.

Instrumentos científicos do Planck

O espelho do telescópio Planck dirige a radiação de micro-ondas capturada para dois instrumentos:

LFI

O LFI (Low Frequency Instrument) é um conjunto de 22 receptores de rádio localizado no pano focal do telescópio. O equipamento irá mapear o céu em três frequências, de 30 a 70 GHz.

HFI

O HFI (High Frequency Instrument) é um conjunto de detectores bolométricos também localizado no plano focal do telescópio. Ele irá imagear o céu em seis frequências, entre 100 GHz e 857 GHz.

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