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Dados do LoTSS-DR3 do LOFAR revelam 13,7 milhões de objetos no maior levantamento do céu em rádio

Jovem cientista observa e analisa imagem digital de galáxia espiral em escritório com antenas parabólicas ao fundo.

Nossa perceção do cosmos muda por completo conforme a forma como o observamos.

Agora, astrónomos divulgaram os dados do maior levantamento do céu já feito em comprimentos de onda de rádio, revelando quase 13,7 milhões de objetos celestes numa luz que o olho humano, literalmente, não consegue ver sem ajuda.

LoTSS-DR3: o maior catálogo de céu em rádio

Esta é a terceira disponibilização de dados do Levantamento do Céu de Dois Metros do LOFAR (LoTSS-DR3). O pacote entrega uma coleção sem precedentes de fontes cósmicas que emitem ondas de rádio.

Entre elas estão alguns dos fenómenos mais extremos do Universo, incluindo galáxias distorcidas em formas estranhas por feixes ao estilo “Estrela da Morte” disparados por buracos negros supermassivos.

O levantamento cobre 88% do céu do hemisfério norte e reúne cerca de 13.000 horas de observações acumuladas ao longo de anos.

"Esta divulgação de dados reúne mais de uma década de observações, processamento de dados em grande escala e análise científica por uma equipa internacional de pesquisa", afirma Timothy Shimwell, autor principal do estudo e astrónomo da ASTRON e da Universidade de Leiden, nos Países Baixos.

Como descrito num artigo recente na revista Astronomia & Astrofísica, uma equipa internacional de investigadores realizou esse levantamento com o Arranjo de Baixa Frequência (LOFAR).

Como o LOFAR funciona (e por que ele é tão diferente)

O próprio LOFAR é uma maravilha tecnológica. Ele não se parece em nada com as grandes antenas parabólicas, tão adequadas para batalhas finais cinematográficas entre superespiões.

Em vez disso, o conjunto é um interferómetro formado por cerca de 20.000 antenas distribuídas por 52 estações - 38 nos Países Baixos e 14 noutros países europeus. Ao longo de mais de 1.000 quilómetros, essas estações podem atuar como uma multidão de sensores independentes ou trabalhar em conjunto como um único radiotelescópio com dimensões comparáveis às da Europa.

"O volume de dados que lidámos - 18,6 petabytes no total - foi imenso e exigiu processamento e monitorização contínuos durante muitos anos, usando mais de 20 milhões de horas de núcleo de tempo de computação", explica Alexander Drabent, astrónomo do Observatório Estadual da Turíngia e programador do LOFAR, além de coautor do estudo.

Para dar conta desse tesouro de informação, os investigadores recorreram a um dos supercomputadores de referência da Europa, no Centro de Supercomputação de Jülich (JSC), na Alemanha, para analisar o conjunto de dados.

"Para este levantamento do céu, foi a primeira vez que quantidades tão grandes de dados precisaram ser armazenadas, processadas e disponibilizadas como parte de um projeto de observação astronómica. Assim, o LOFAR também abriu caminho para futuros projetos de grande escala", diz Cristina Manzano, chefe de serviços técnicos no JSC e coautora do estudo.

A própria natureza desses dados também pode surpreender, já que o LOFAR não simplesmente “tira fotografias” do céu noturno. Para formar uma única imagem, os investigadores precisam costurar a contribuição de 70.000 antenas, um trabalho que envolve digitalizar, transportar e combinar 13 terabits de dados brutos por segundo (o equivalente a mais de 300 DVDs) a cada instante.

O que as imagens em rádio mostram que a luz visível não mostra

O esforço compensa porque as imagens resultantes oferecem uma visão estranhamente pouco familiar do Universo. Por exemplo, o olhar do LOFAR para a Galáxia de Andrómeda dá à nossa maior vizinha galáctica a aparência de um olho cósmico fantasmagórico, como se encarasse a futura colisão com a Via Láctea.

As emissões em rádio também conseguem revelar exoplanetas, colisões entre aglomerados de galáxias e campos magnéticos produzidos por supernovas - capazes de acelerar partículas com milhares de vezes mais energia do que a obtida em supercolisores terrestres.

E, graças à capacidade de escape da luz de baixa frequência à la Houdini, esse sinal chega até nós mesmo atravessando ambientes densos, como os centros da Via Láctea e de outras galáxias, obscurecidos por poeira.

Com isso, astrónomos conseguem observar como buracos negros moldam a evolução cósmica e como estrelas jovens irrompem em atividade.

Dados públicos, mais estudos e o caminho até ao SKAO

Com esta disponibilização agora aberta ao público, fica tudo pronto para uma avalanche de trabalhos científicos, como já mostraram as duas divulgações anteriores do LOFAR - alguém quer uma única imagem contendo 25.000 buracos negros supermassivos?

Por fim, o LOFAR funciona como um predecessor essencial do seu “irmão” espiritual: o Observatório Square Kilometre Array (SKAO), uma colaboração global para construir os dois maiores conjuntos de radiotelescópios do mundo, na África do Sul e na Austrália.

É um período empolgante para a ciência - e, mais ainda, para nós, que colhemos as descobertas curiosas sem grande parte do trabalho pesado, salvo alguns cliques e rolagens intensas com os dedos.

Este estudo foi publicado em Astronomia & Astrofísica.

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