telescopios gemini e soar joao steiner iag-usp. telescópios e lunetas

TELESCOPIOS GEMINI E SOAR

Joao SteinerJoao SteinerIAG-USPIAG-USP

Telescópios e lunetas

Poder coletor D2

Poder resolvente = 0”.25 (m)/D(m)

Olho humano = 0.5 cm => 1x Luneta Galileu = 10 cm => 400 x HST (Hubble) = 2.5 m => 250 mil x Telescópio Keck = 10 m => 4 milhões x Telescópio ELT = 100 m => 400

milhões x

Luz visível = 0.5 m

Olho humano = 0.5 cm => 120” (real) Luneta Galileu = 10 cm => ~1” HST (Hubble) = 2.5m => 0”.05 Telescópio Keck = 10 m => 0”.01 Telescópio ELT = 100 m => 0”.001

Os Telescópios ópticos

Os Telescópios Gemini

Colaborando na Terra ...

Construção: 184M$ Operação: 40K$/noite

EUA 50.12%

UK 23.81%

Canadá 15.00%

Argentina 2.38%

Brasil 2.5%

Austrália 6.19%

... Para Ampliar Horizontes no Céu

Gemini Norte

GeminiSul

Acesso ao céu de um pólo a outro

Gemini NorteMauna Kea, Havaí

• Explora condições infravermelhas soberbas

• Numa comunidade de alto nível

• Operações científicas: início em Julho/2000

Altitude 4220 m

Gemini 8m

10m 10m

Keck I e II

8m

Subaru

Gemini SulCerro Pachón, Chile

Entre os melhores sítios astronômicos do Hemisfério SulExpressiva comunidade astronômica localOperações científicas em Janeiro/2001

Altitude 2750 m

Diversos telescópios de grande porte na região

Las Campanas

Pachon

La SillaCTIO

Conceito de Cúpula

Elevação a 20m para evitar turbulência de solo

Conceito de Cúpula:controle térmico

50% da degradação da imagem vem de dentro da cúpulaAberturas de ventilação para controle térmico

Caminho da Luz através do Telescópio

espelho primário

espelho secundário

foco

Peso 380 toneladas

Espelho Primário:peça chave do telescópio

Diâmetro: 8.1 mcapta tanta luz quanto 2.5 milhões de olhos humanos

Espessura: 20 cm para troca de calor rápida com o ar

Peso: 23 tons

Rugosidade:

16nm = /4016 milionesimos mm

Espelho Primário:qualidade da superfície

6 mm6 mm

Espelho Primário

Ampliando o espelho ao tamanho do Brasil, a rugosidade seria 6 mm

Óptica Ativa:para manter a figura do espelho

120 atuadores compensam as deformações causadas por vento ou peso corrigindo a forma do espelho em 1/10 000 da espessura de um fio de cabelo

O Espelho Secundário

Feito de Silício-Carbono para leveza e baixa emissividade térmica

1 m

Telescópios órbita x solo

Imagem limitada pela: optica X atmosfera

Óptica Adaptativa:alisando as ondas luminosas

luz d

o as

tro espelhoauxiliar

sensor de frente de

ondaatuadores moldamo espelho terciário

ondacorrigida

imagemnítida

A razão de Strehl

S = P(0)/P0(0)

S: razão de Strehl

P(0): pico da PSF P0(0): pico da função de Airy

Strehl < 1

Optica Adaptativa:revelando detalhes

Núcleo da galáxia NGC4621 com resolução de 1”

Imagem normal com telescópio de solo

Depois de aplicar

óptica adaptativa

Em 2003, estrela de laser para mapear as irregularidades atmosféricas

Laser

de s

ód

i o

Óptica Adaptativaguiada a laser

FIMFIM

Espectro Eletromagnetico

Esquema de um telescópio

…………..Optico Rádio

Coletor espelho antena

Analisador filtros guias de onda

Detetor CCD bolômetro

Processador computador computador

Infravermelho

Os Radiotelescópios

Evolução dos Telescópiosde solo em 400 anos

A área coletora cresceu de um fator 250 milO custo/área caiu de um fator 1 milhão desde GalileuDesde Galileu, a resolução angular era limitada pela atmosfera

Galileu

1600 1700 1800 1900 2000

10 -6

10-5

10 -4

10 -3

10-2

10 -1

10 0

Custo por m2 de área coletora C

ust

o r

elat

ivo

/m2

Ano

1

1/1000

1/1000 000

Acabamos de entrar na era do subsegundo de arco

Os Custos da Astronomia

• O que aumentou foi o volume de investimentos, uma simples consequência da escala em que se faz qualquer coisa hoje, da agricultura à ciência. Atualmente, um número enorme de pessoas está envolvida no sistema de produção de conhecimento em qualquer área.

• A Astronomia tornou-se uma ciência cara?

• O custo da unidade de informação - o fóton coletado - tem caído muito. Nossa ciência é muito mais barata que a de Galileu.

Tomografia da atmosfera por reflexão laser na camada de sódio (9Km)

Óptica Adaptativa MulticonjugadaMCAO

MCAO =>PSF uniforme num campo ~2’ - AO clássica ~3-10”

Gemini: Oportunidades científicas Solo X Espaço

HST NGST (20012)

HST: melhor imagem no optico e UV Gemini: melhor no MIR e FIR NGST: melhor que o gemini no NIR (imagem) e MIR (fundo térmico)

Gemini: Oportunidades científicas Interferometria

Keck VLTI

Keck e VLTI: alta resolução espacial em campos pequenos(<1”) no NIR Gemini: grandes campos com imagens limitadas pela difração Gemini: “planet finder” multi-objeto (12 M U$)

Gemini: Futuro

2012: início da era ELT: extremely large telescopesD~40-100m, >1000 espelhos, >500mil atuadores, resolução ~0.001” Cooperativas de 10-20 países – Gemini experiência piloto

OWL