Destaques do ano 2003

Atividades gerais e de infra-estrutura do LNA Sempre com o intuito de melhorar os seus serviços aos pesquisadores brasileiros, para o benefício da comunidade astronômica nacional, o LNA desenvolveu em 2003 várias medidas estratégicas de infra-estrutura:

1. Prédio de Laboratórios e Oficinas: Ciente da importância de desenvolver, no âmbito nacional, capacidades infra-estruturais e tecnológicas, de desenvolver instrumentação periférica para os telescópios astronômicos (i.e. instrumentos, alimentados pela luz capturada pelos telescópios, que analisam a radiação dos objetos astronômicos), o LNA iniciou as obras da construção de um novo prédio, junto a sua sede em Itajubá. O prédio abrigará oficinas e laboratórios especializados para projetar e construir instrumentos altamente sofisticados, além de escritórios para os cientistas e tecnólogos envolvidos nos projetos instrumentais. Desta forma o LNA cumpre uma recomendação específica da Comissão de Avaliação das Unidades de Pesquisa do MCT (Comissão Tundisi). Na primeira etapa da construção, financiada através de recursos próprios do LNA, o prédio foi erguido até a laje do primeiro andar (Fig. 5). A continuação das obras depende da disponibilidade de verbas.

1. Colaboração com o Instituto do Milênio MEGALIT: O LNA é uma das instituições executoras mais proeminentes do Instituto do Milênio MEGALIT (Instituto do Milênio para Evolução de Estrelas e Galáxias na era dos grandes telescópios: Implementação de Instrumentação para Gemini e SOAR), que engloba cerca de 80% das instituições de astronomia brasileiras. Este projeto tem como principal objetivo a capacitação da astronomia brasileira na área de instrumentação astronômica, que é fundamental para o avanço das pesquisas em astronomia e também dá um grande impulso em várias áreas tecnológicas tais como: mecânica fina, eletrônica de controle, software e óptica, além de ter um forte aspecto multidisciplinar. O LNA tem participado ativamente de vários projetos do Instituto MEGALIT, dos quais se destacam o desenvolvimento do espectrógrafo de alta resolução para o SOAR, o desenvolvimento do software de redução de dados dos espectrógrafos SIFS e Eucalyptus, a proposta de um espectrógrafo Echelle de alta resolução alimentado por fibras ópticas, projetos descritos em mais detalhes em outros lugares neste relatório.
    
2.  Workshop sobre instrumentação: Outra atividade para fomentar as capacidades de desenvolvimento instrumental no âmbito nacional ocorreu com a organização, junto com o Instituto do Milênio MEGALIT, de um workshop internacional com o título "Optical and Infrared Astronomical Instrumentation for Modern Telescopes", realizado de 16 a 20 de novembro, contando com um total de 128 participantes. A forte participação internacional, principalmente - mas não exclusivamente - por parte das comunidades estrangeiras parceiras do Gemini e SOAR, garantiu o alto nível do evento. O workshop teve como intuito (1) tornar visível os esforços em instrumentação desenvolvidos em diversas instituições nacionais, para incentivar colaborações entre os grupos, a fim de focalizar projetos de interesse nacional, (2) incentivar a integração internacional com grupos mais avançados atuando na área, ciente de que o progresso tecnológico em instrumentação depende do livre intercâmbio de conhecimento, transcendendo as fronteiras nacionais, (3) sensibilizar os estudantes e jovens cientistas para a importância do desenvolvimento instrumental na astronomia, pois a história mostra que instrumentos inovadores sempre levaram a descobertas importantes.
    
3. Banco de Dados de Documentos: Para facilitar o gerenciamento dos documentos gerados pelas diversas áreas do LNA, e para manter o histórico institucional, foi criado um sistema eletrônico de arquivar e acessar, através da rede interna de informática, todos os documentos importantes da instituição. Este Banco de Dados de Documentos centraliza o gerenciamento dos documentos, outrora tarefa das Coordenações de sua origem, em um único lugar, com óbvias vantagens para acessá-los.
    
4. Capacitação de Recursos Humanos: Devido ao rápido progresso tecnológico e às mudanças de técnicas gerenciais, o treinamento contínuo e a capacitação de Recursos Humanos, em todos os níveis, são indispensáveis para manter a qualidade de serviços que o LNA presta aos seus usuários. Enquanto em anos anteriores treinamento e capacitação ocorreram sem planejamento específico, em 2003, pela primeira vez, o LNA elaborou um Plano de Capacitação dos Servidores do LNA. Neste contexto, uma série de medidas foi iniciada, desde a realização de curso de ensino fundamental até participação em cursos superiores com o apoio do LNA, beneficiando diretamente um grande número de servidores. Espera-se que a médio e longo prazo essas medidas aumentarão no geral a capacidade do LNA para cumprir a sua missão.
    
5. Divulgação: O LNA, como instituição pública, está ciente da sua obrigação de prestar contas de suas atividades não somente através de relatórios técnicos ao Governo Federal e através de publicações especializadas à comunidade científica, mas também através de divulgação pública, à população local e nacional. O LNA desenvolve numerosas atividades neste sentido, voltadas a fornecer informações sobre astronomia em geral, sobre a própria instituição e os observatórios por ele gerenciados, e colabora ativamente nas redes de divulgação de Gemini e do SOAR. Neste contexto, o LNA coloca uma certa ênfase na educação astronômica em escolas e colégios: Em 2003 mais de 2.000 pessoas visitaram o OPD, a grande maioria dos quais eram criança de escolas das redes pública e particular com seus professores (que atuam como multiplicadores). Além disso, mais de 560 crianças assistiram à palestras ministradas por representantes do LNA em suas escolas, ou foram assessoradas em seus trabalhos escolares, feiras do conhecimento e similares. Outras atividades incluem participação em exposições e feiras a nível nacional, regional ou local, publicações em revistas e livros, emissão de notícias para a imprensa, participações em programas de rádio e TV etc. Em eventos específicos ("Marte de Perto") - visitados por cerca de 2.000 pessoas - a população geral teve a oportunidade de fazer observações astronômicas com telescópios portáteis do LNA.
    
6. Convênio Brazópolis: Existe uma grande demanda na população local e entre os visitantes da região para conhecer o OPD. Para facilitar visitas públicas além de escolas ao observatório (difícil de organizar face aos escassos recursos humanos do LNA), e considerando que Brazópolis, município no qual está localizado o Observatório do Pico dos Dias, tem grande interesse em desenvolver sua atração turística, o LNA está prestes a assinar um acordo com a Prefeitura de Brazópolis com o intuito de que o LNA permita, sob condições bem estabelecidas, visitas públicas ao OPD, organizadas pela Prefeitura. Desta forma, futuramente, tais visitas - exceto às de escolas - ficam sob a responsabilidade da Prefeitura de Brazópolis. Espera-se com essa medida um aumento significativo de visitantes ao observatório sem onerar as capacidades limitadas do LNA.
    
7. Convênio com a UNIVAP: O LNA mantém um convênio com a Universidade do Vale de Paraíba - UNIVAP para operar - no recinto do OPD - um laboratório para estudos de processos físicos e químicos da alta atmosfera terrestre que tem como intuito entender melhor os efeitos da atividade solar na terra. Considera-se essa colaboração como exemplo para o uso da localização privilegiada do OPD para pesquisas em áreas relacionadas, porém não exatamente voltadas à missão do LNA, que beneficiam o progresso científico em geral sem onerar significativamente os recursos do LNA.

 Desenvolvimento do OPD

Do ponto de vista quantitativo, com o telescópio SOAR ainda não sendo operacional, o OPD permanece o observatório principal para a comunidade científica brasileira. Cerca de 80 projetos científicos foram executados em 2003. Muitos destes são pesquisas de mestrado ou doutorado realizados por estudantes de pós-graduação das mais diversos instituições de ensino do país. Além disso, em vários eventos específicos numerosos estudantes de graduação receberam treinamento nos telescópios do OPD, sublinhando a importância fundamental do LNA na formação de recursos humanos na astronomia a nível nacional.

Investimentos contínuos em instrumentação são cruciais para manter a competitividade de qualquer observatório, inclusive o OPD. Isso compreende o desenvolvimento ou aquisição de novos instrumentos, tanto quanto a modernização, conforme o progresso tecnológico e as possibilidades da sua implementação, da instrumentação periférica existente e a ampliação das capacidades dos próprios telescópios. Neste contexto foram desenvolvidas várias atividades:

• Espectrógrafo Eucalyptus (Fig. 6) : Trata-se de um instrumento de tecnologia inovadora, capaz de obter simultaneamente 512 espectros espacialmente resolvidos de objetos astronômicos, elevando em muito a eficiência observacional em comparação com espectrógrafos de desenho clássico. Neste instrumento, desenvolvido em grande parte no LNA, que foi utilizado pela primeira vez no OPD no final de 2002, numerosos melhoramentos foram realizados, tanto na parte do hardware quanto no software de controle e de tratamento de dados. Estas medidas facilitaram em muito o uso do instrumento e levaram até à implementação de modos operacionais não previstos para o espectrógrafo inicialmente: Pela primeira vez na história do OPD é possível executar observações espectropolarimétricas. Considera-se o Eucalyptus o instrumento mais competitivo do OPD atualmente.
   
• Espectrógrafo Echelle: O LNA realiza um estudo conceitual de um espectógrafo Echelle de alta resolução, alimentado por fibras ópticas. Devido a seu acoplamento óptico ao telescópio via fibras, o instrumento é praticamente independente do telescópio a qual está conectado. Portanto, com mínimas adaptações o instrumento poderá ser utilizado em conjunto com telescópios tão diversos como o telescópio de 1,6 m do OPD ou o Gemini. O LNA cogita construir um instrumento deste tipo para o OPD para substituir instrumentação existente de conceito diferente e muito menos eficiente, elevando, desta forma, substancialmente a competitividade do OPD.
   
• Gaveta Polarimétrica: Esse dispositivo, utilizado em conjunto com as câmaras eletrônicas do OPD, permite determinar a polarização da luz dos objetos no campo de visão do telescópio. O LNA firmou acordo com pesquisadores do Instituto Astronômico e Geofísico da Universidade de São Paulo para projetar e construir uma nova versão que será muito mais versátil e eficiente do que a gaveta atual. Atualmente o instrumento está sendo construído. Seu comissionamento no OPD é previsto para o primeiro semestre de 2004.
   
• Óptica adaptativa: No âmbito astronômico, a aplicação de técnicas da óptica adaptativa foi desenvolvidas em anos recentes para corrigir as imagens astronômicas pelas distorções sofridas por causa de influências prejudiciais da atmosfera terrestre, elevando em muito a resolução e qualidade das imagens. Em colaboração com as Universidades de São Paulo e de São Carlos e o Observatório Nacional, o LNA iniciou um programa para desenvolver tais técnicas inovadoras no âmbito do OPD. Espera-se que esses esforços levem, a médio prazo, a um sistema de óptica adaptativa no telescópio de 1,6 m ou que eleve em muito a eficiência e competitividade do OPD.
   
• Caracterização instrumental: Para fornecer aos usuários do OPD informações confiáveis sobre os instrumentos periféricos dos telescópios e seu desempenho, a fim de facilitar o planejamento e a preparação de projetos observacionais, o LNA iniciou um programa de caracterização rigorosa dos instrumentos. Os resultados estarão disponibilizados na internet para toda a comunidade dos usuários. Essa medida resultará na maior eficiência no uso dos telescópios, evitando desperdiço de valioso tempo observacional devido à informações ausentes ou incompletas sobre as caraterísticas instrumentais.
   
• Documentação de procedimentos operacionais: Muitos dos procedimentos operacionais no OPD como por exemplo a troca de instrumentos, a manutenção dos telescópios e da instrumentação periférica, a aluminização dos espelhos etc., nunca foram devidamente documentados. Desta forma, esses conhecimentos essenciais para o bom funcionamento do observatório somente existem na memória dos técnicos e tecnólogos que executam essas tarefas. Para tornar a operacionalidade do OPD independente do conhecimento de pessoas específicas, necessita-se documentar os procedimentos de forma que estes estejam acessíveis sem depender destas pessoas. O LNA iniciou um programa para esta finalidade.

O uso brasileiro dos telescópios Gemini

O observatório Gemini apresenta para a comunidade astronômica nacional o único acesso institucionalizado à telescópios de maior porte mundial. Os telescópios foram projetados para buscar respostas à questões científicas de alta relevância tais como o origem e evolução de galáxias, nascimento de estrelas, sistemas planetárias extra-solares, a natureza de Matéria Escura e de Energia Escura, entre outros. Após uma fase de aprendizagem no uso de instrumentos deste padrão, os pesquisadores brasileiros agora utilizam o Gemini rotineiramente. O LNA como escritório nacional do Gemini gerencia todos os aspectos da colaboração internacional no âmbito brasileiro e age como interlocutor entre a comunidade nacional e o Gemini. Em 2003 destacam-se os seguintes fatos referentes ao Gemini:

1. Número recorde de projetos: Em 2003 a comunidade astronômica brasileira apresentou 38 projetos científicos para o Gemini - todos eles visando estudos no limite do conhecimento - mais do que em qualquer outro ano desde o início das operações do observatório. A demanda supera significativamente as capacidades, sendo que muito mais tempo de telescópio foi solicitado pelos pesquisadores do que o disponível para a comunidade brasileira, demonstrando o alto grau de aceitação dos telescópios e a confiança dos cientistas nas capacidades destes para pesquisas competitivas. Vários projetos realizados apresentam colaborações entre pesquisadores brasileiros e cientistas de outros países parceiros do Gemini, seguindo o espírito explicitamente promovido pelo consórcio, de incentivar a colaboração científica entre os parceiros.
    
2.  Ampliação da colaboração entre o LNA e o Gemini: O LNA está prestes a assinar com o Gemini um "Plano de Implementação Conjunta para Suporte aos Usuários Baseado no Acordo Gemini". Neste contexto o LNA ampliará significativamente seus serviços à comunidade nacional de usuários do Gemini, assumindo tarefas que outrora foram executadas pelo próprio observatório. Desta forma, o LNA participa diretamente no gerenciamento e na operação dos telescópios.
    
3. Treinamento: O conhecimento profundo dos telescópios e instrumentos periféricos é condição sine qua non para poder fornecer suporte qualificado aos usuários na preparação das suas missões observacionais e também é fundamental para prestar os serviços adicionais devido ao acordo mencionado no parágrafo anterior. Sentindo carência nesse sentido, o LNA enviou três pesquisadores para os telescópios Gemini para treinamento. Os conhecimentos adquiridos já estão beneficiando os usuários que tem interlocutores no LNA para questões relacionadas as suas observações, e o Gemini que - isento das tarefas assumidas pelo LNA - pode melhor concentrar seus recursos no gerenciamento de outros aspectos operacionais.
    
4. Colaboração em projetos instrumentais: O Gemini convidou um pesquisador do LNA para participar durante dois a três meses, junto ao Gemini Sul, no comissionamento, testes de empenho e primeiras observações científicas de um novo instrumento periférico do telescópio. Trata-se do Gemini Near Infrared Spectrograph - GNIRS. O convite é o mais recente de uma série de convites do Gemini a pesquisadores brasileiros para colaborar temporariamente com o Gemini num assunto específico. A repetição dos convites demonstra a confiança do Gemini nas capacidades dos astrônomos do Brasil. Para o LNA a colaboração de um dos seus pesquisadores no comissionamento do GNIRS apresenta oportunidade única para adquirir conhecimentos profundos do instrumento; que beneficiarão toda a comunidade através do melhor suporte que o LNA poderá fornecer a ela.
    
5. Compra da parte chilena: O Chile manifestou sua intenção de sair do consórcio Gemini. Foi acordado entre os demais parceiros o reembolso ao Chile do capital investido, e a distribuição da participação chilena em proporção de suas próprias participações. Desta forma, o Brasil compraria uma fração da parte chilena do Gemini equivalente a sua fração total no observatório. As negociações sobre o assunto encontram-se na fase final.

SOAR: Novas perspectivas se abrem

As especificações muito rigorosas do SOAR, que tornam o telescópio o melhor do mundo no que se refere a sua qualidade óptica, levaram a um atraso no polimento do espelho principal, de forma que o projeto como um todo sofreu um atraso equivalente. Porém, finalmente essas dificuldades foram superadas, e a "primeira luz" (o momento em que o telescópio, com todos os seus subsistemas integrados, poderá executar pela primeira vez observações astronômicas) está prevista para os primeiros meses de 2004. Logo depois as observações científicas serão iniciadas. Levando em conta que, devido a sua participação majoritária, o tempo disponível para o Brasil no SOAR supera o tempo disponível nos telescópios Gemini em um ordem de grandeza, o início das operações do SOAR abre novas perspectivas para a astronomia brasileira.

Com o SOAR em operação, o Brasil dispõe de um leque de telescópios ideal, começando com os telescópios de 60 cm do OPD e terminando nos telescópios Gemini, com instrumentos adequados para todos os tipos de pesquisa astronômica observacional na faixa óptica/infravermelha, de forma que as pesquisas (não necessariamente em todos os casos individuais, mas em geral) possam utilizar não somente um único telescópio, mas tiram proveito de vários telescópios deste leque para diferentes aspectos da mesma pesquisa científica e em diferentes fases da sua realização.

Do ponto de vista brasileiro foram estes os ítens que mais se destacam neste ano no que se refere ao SOAR:

• Término do polimento do espelho principal: Realizar as metas definidas nas especificações para a qualidade óptica do telescópio tinha sido talvez o maior desafio na sua construção. Isso resultou de um lado no atraso do projeto mencionado acima, mas do outro lado garantiu a qualidade ótica superba do SOAR em comparação com outros telescópios. No final, a rugosidade média do espelho fica em torno de 0,016 mm (e para grande parte cai até para 0.01 mm). Em termos mais fáceis de visualizar, isso significa que, se o espelho não tivesse o tamanho de 4,1 m, mas o tamanho do Brasil inteiro, e se a rugosidade remanescente tivesse aumentado da mesma forma, ela levaria à "montanhas" com uma altura típica de não mais de 1-2 cm!
   
• Integração e testes dos componentes ópticos: O sistema óptico do telescópio SOAR consiste não somente no espelho primário, mas em um conjunto de três espelhos que interagem de forma sofisticada e complexa. Para garantir sua funcionalidade e para evitar problemas na integração da óptica na estrutura do telescópio, todo o sistema óptico foi integrado na fábrica onde foi construído e testado de forma rigorosa. Após o término, com sucesso, dos testes em dezembro, todos os componentes foram enviados para Cerro Pachon, Chile, local do telescópio. Com isso, uma das etapas mais importantes para a conclusão do projeto foi terminada.
   
• Espectrógrafo SIFS: O SOAR Integral Field Spectrograph - SIFS é uma versão mais avançada do espectrógrafo Eucalyptus do OPD. Usa fibras óticas para obter simultaneamente 1300 espectros, espacialmente resolvidos, de objetos astronômicos. Em colaboração com outras instituições, o LNA está atualmente construindo o instrumento. Especificamente, além da parte elétrico-eletrônica e do controle do espectrógrafo, toda a parte envolvendo as fibras óticas, utilizando tecnologias inovadoras pela primeira vez aplicadas no Eucalyputus e agora aperfeiçoadas no SIFS, fica sob a responsabilidade do LNA. O SIFS estará entre os mais importantes da primeira geração de instrumentos para o SOAR e aproveitará a excelente qualidade de imagem do telescópio para fornecer espectros de objetos astronômicos extensos com alta resolução espacial.
   
• Espectrógrafo STELES: O LNA, junto com outras instituições, elaborou a concepção e planeja construir o SOAR Telescope Echelle Spectrograph - STELES (Fig. 8). Trata-se de um espectrógrafo de alta eficiência que vai fornecer espectros de alta resolução, cobrindo todo o espectro óptico desde o limite atmosférico até o infra-vermelho próximo. Especificamente sua capacidade de observar a parte do ultravioleta até o corte de transmissão imposto pela atmosfera terrestre tornará o instrumento superior a outros espectrógrafos utilizados em telescópios de grande porte. O estudo do desenho conceitual foi apresentado nos dias 20 e 21 de novembro à uma comissão internacional. O LNA aguarda o parecer da comissão. Porém, os membros da comissão já sinalizaram que recomendam a continuação do projeto, expressando, do outro lado, preocupações com os escassos recursos humanos disponíveis no LNA para construir o instrumento. Isso sublinha a necessidade do aumento do corpo técnico-científico do LNA para não perder sua capacidade de atuar em nível internacional. O LNA espera, com o apoio do MCT, superar tais problemas para poder iniciar a construção do STELES, que será utilizado como instrumento da segunda geração no telescópio SOAR. Þ Astrônomo Residente junto ao SOAR: Conforme o acordo internacional sobre o SOAR, o Brasil tem obrigação de contribuir com recursos humanos em forma de um Astrônomo Residente que executará tarefas organizacionais e operacionais do SOAR e fornecerá suporte in loco para os usuários brasileiros do SOAR. O LNA organizou uma busca de candidatos com perfil adequado para essa função e identificou dois astrônomos que iniciarão seus trabalhos no SOAR nos primeiros meses de 2004
   
• Preparações para a fase operacional: Com o início das operações do SOAR, o LNA - sendo responsável para todos os aspectos gerenciais e operacionais no Brasil - enfrenta um grande desafio: seus poucos servidores pesquisadores, capacitados para tais tarefas, que já estão sobrecarregados com trabalhos referentes ao Gemini e o OPD, deverão organizar todo o processo de distribuição do tempo brasileiro no SOAR, fornecer suporte na preparação das observações, e agir como único interlocutor entre a comunidade científica nacional e o Observatório. Mesmo com o início da fase operacional do SOAR só em 2004, esses trabalhos já devem começar com vários meses de antecedência para que as observações científicas possam seguir imediatamente à "primeira luz". Apesar da escassez de pessoal qualificado, o LNA já iniciou a organização dessa tarefa difícil.