Equipa do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço concluiu com sucesso a instalação do primeiro telescópio solar no Observatório do Paranal. Projetado para apoiar a busca por exoplanetas, o telescópio PoET vai estudar o Sol com uma precisão inédita, ajudando a compreender como é que a atividade estelar influencia a deteção de mundos para lá do Sistema Solar.
Depois de várias semanas de trabalho no Observatório do Paranal (ESO), no Chile, uma equipa do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA1) fez as primeiras observações do Sol com o PoET (Paranal solar ESPRESSO Telescope, ou Telescópio Solar do Espresso no Paranal), no passado dia 1 de abril. Este telescópio solar made in Portugal, instalado no meio do Very Large Telescope (VLT), obteve assim a sua “primeira luz”2 e vai agora operar em conjunto com o instrumento ESPRESSO3 — um dos espectrógrafos mais precisos do mundo — para estudar o Sol em detalhe e melhorar as técnicas de deteção de exoplanetas.
“O PoET concluiu com sucesso as suas observações de teste, um processo conhecido como ‘first light’, no início de abril, no Observatório do Paranal (ESO), situado no Deserto do Atacama, no Chile. As primeiras observações mostram que o sistema está a funcionar dentro das especificações. Durante as próximas semanas, a equipa estará a testar e a otimizar o sistema antes do início da campanha científica” comenta Nuno Cardoso Santos, Investigador Principal do PoET e professor catedrático da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP).
Tanto o hardware, como o software do PoET foram inteiramente desenvolvidos pelo IA, numa estreita colaboração entre as equipas da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa) e do Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP4)/FCUP.
Nuno Cardoso Santos, que é também líder da Equipa de Sistemas Planetários do IA, clarifica que: “um dos maiores desafios na procura de outras Terras é o ‘ruído’ astrofísico gerado pelas próprias estrelas hospedeiras. As observações do PoET poderão ser fundamentais para revelar e caracterizar exoplanetas que, neste momento, podem estar escondidos nesse ruído”.
A maioria dos exoplanetas é descoberta analisando variações subtis na luz das estrelas que orbitam. No entanto, tal como as manchas solares afetam a luz do Sol, a atividade à superfície de outras estrelas distorce os seus espectros de uma forma que é registada como “ruído” pelos instrumentos atuais de deteção de exoplanetas. Desta forma, fenómenos como manchas e atividade magnética podem imitar ou mascarar sinais planetários.
Remover este “ruído” dos espectros de estrelas distantes é um desafio, porque ainda não é totalmente compreendido como é que a atividade estelar altera a luz que observamos. Para distinguir estes efeitos, é essencial compreender de forma rigorosa como é que a atividade estelar altera os espectros observados e para isso não há melhor laboratório do que o Sol.
O PoET foi desenhado de raiz para essa missão. O telescópio principal de 60 centímetros de diâmetro observa regiões específicas do Sol, como manchas solares individuais, enquanto um segundo telescópio mais pequeno recolhe em simultâneo a luz de todo o disco solar. Depois de recolhidos, os dados das observações são encaminhados através de um cabo de fibra ótica de quase 75 metros, para análise no espectrógrafo de alta resolução ESPRESSO.
“Vamos conseguir analisar áreas muito específicas do Sol, com uma resolução muito elevada, de uma forma nunca antes realizada”, afirma o co-Investigador Principal do PoET Alexandre Cabral. Ao comparar o espectro do disco solar com o de estruturas específicas na sua superfície, é possível identificar exatamente de que forma a atividade estelar altera o espectro. Esse conhecimento é depois aplicado ao estudo de estrelas distantes que possam albergar exoplanetas. “ Vamos usar o Sol quase como uma cobaia para tentar perceber outras estrelas”, sublinha Alexandre Cabral, professor da Ciências ULisboa e responsável pela equipa de Instrumentação e Sistemas para Astronomia do IA.
Para que estas observações solares fossem diretamente comparáveis com as de outras estrelas, a equipa precisava de um instrumento extremamente preciso: “O ESPRESSO é o melhor instrumento na sua área, por isso a escolha foi óbvia”, comenta Nuno Cardoso Santos. Instalado no VLT, durante a noite este espectrógrafo deteta variações minúsculas no movimento das estrelas, que podem ser usadas para encontrar ou caracterizar planetas em órbita. Agora passa também a ser utilizado durante o dia, com o PoET, para analisar espectros solares.
“Ao alternar o ESPRESSO entre o VLT durante a noite e o PoET durante o dia, maximizamos a utilização deste instrumento para nos ajudar a encontrar e caracterizar exoplanetas”, comenta Alain Smette, Astrónomo de Operações do VLT e contacto do ESO para o projeto. “Graças à localização excecional do Observatório do Paranal, espera-se que o número de dias com condições adequadas para observações solares seja muito semelhante ao das observações noturnas.”
Apesar de ficar fisicamente no Observatório do Paranal, o PoET vai ser operado remotamente a partir do polo da Universidade do Porto (UPorto) do IA, no CAUP. Os dados solares recolhidos e analisados pelo ESPRESSO serão disponibilizados à comunidade científica através do Arquivo de Ciência do ESO.
Para Jarle Brinchmann, diretor de ciência do ESO e ex-Coordenador do IA: “A implantação bem-sucedida do PoET é motivo de grande satisfação. Este projeto demonstra a excelente qualidade da comunidade astronómica portuguesa e a forma como esta pode tirar partido da excelência de nível mundial da ESO. Terá um grande valor científico e estou ansioso por ver os resultados que irão advir destas observações.”
Sobre o PoET
O projeto do PoET foi inteiramente concebido e desenvolvido em Portugal pelo IA, e materializou-se graças ao Projeto FIERCE, financiado pelo Conselho Europeu de Investigação (ERC)5, com os fundos a serem administrados conjuntamente pelo CAUP, pela FCUP e pela Associação para a Investigação e Desenvolvimento de Ciências (FCiências.ID), associação que opera integrada em Ciências ULisboa. Muitas componentes foram fabricadas em Portugal, sendo que algumas, incluindo o telescópio principal, foram construídas em Itália, enquanto a cúpula foi produzida por uma empresa chilena.
O projeto FIERCE (FInding Exo-eaRths: tackling the ChallengEs of stellar activity, ou “encontrar exo-Terras: abordar os desafios da atividade estelar), tem como objetivo resolver o problema do ruído estelar de um novo ângulo, ruído este que limita bastante a procura e caracterização de outras Terras no Universo.
O PoET foi projetado e desenvolvido em Portugal, quer a nível de hardware, quer a nível de software. Este desenvolvimento resulta da capacidade que o grupo de instrumentação do IA adquiriu na última década, consolidada com a participação em diversos instrumentos para o ESO, como os espectrógrafos ESPRESSO ou MOONS, instrumentos parcialmente desenvolvidos pela equipa do IA.
A montagem de parte do telescópio foi assegurada pelos laboratórios e investigadores do IA que se encontram sediados em Ciências ULisboa. Depois da viagem rumo à América do Sul, esta ferramenta única de observação solar foi instalada numa cúpula de quatro metros de altura, com uma área de cinco por dez metros de lado. O PoET vai estar preparado para operar e recolher dados da luz solar de forma totalmente automatizada, sendo controlado remotamente a partir de Portugal.
O PoET é também o primeiro instrumento instalado no Paranal a utilizar o ELT Software Framework no controlo do telescópio e dos seus subsistemas — uma plataforma que o ESO está a desenvolver no contexto do Extremely Large Telescope (ELT). “Para a equipa de software do IA, esta implementação foi igualmente uma oportunidade estratégica para aprender a trabalhar com o ELT Software Framework, adquirindo experiência prática que será importante no âmbito da sua participação noutros instrumentos atualmente em desenvolvimento para o ELT e o VLT”, explica Manuel Monteiro (IA & CAUP).
Em paralelo, a equipa desenvolveu várias camadas de software para o controlo do instrumento e para a preparação das observações, permitindo a operação remota do PoET com eficiência e segurança. “A equipa, em colaboração com o pessoal do ESO, realizou ainda alterações no software de controlo do ESPRESSO para permitir a comunicação e a interoperabilidade com o PoET, um elemento fundamental para os objetivos científicos do projeto”, conclui Manuel Monteiro.
A estratégia do IA na área da procura e estudo de exoplanetas, atualmente em plena implementação com o PoET, o espectrógrafo ESPRESSO ou a missão espacial CHEOPS (ESA), vai continuar durante os próximos anos. Os resultados do projeto FIERCE serão essenciais para o sucesso de instrumentos e missões espaciais futuras, com forte envolvimento do IA, que têm como objetivo detetar e caracterizar outras Terras, como as missões espaciais PLATO e ARIEL, da ESA, com lançamentos previstos, respetivamente, para o fim de 2026 e para 2029, além da instalação do espectrógrafo ANDES, previsto entrar em funcionamento no início da década de 2030, quando for instalado no maior telescópio da próxima geração, o ELT (ESO).
Para o Presidente da Agência Espacial Portuguesa, Ricardo Conde: “O arranque do PoET no Paranal mostra, de forma muito clara, a qualidade do trabalho que o Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço tem vindo a desenvolver, com impacto internacional. Ver uma instituição científica portuguesa conceber e colocar em funcionamento um instrumento desta exigência num observatório de referência mundial é um sinal da maturidade científica e tecnológica do país e um contributo relevante para a comunidade científica internacional.”
Notas
- O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é a instituição de referência na área em Portugal, integrando investigadores da Universidade de Lisboa, Universidade de Coimbra e Universidade do Porto, e englobando a maioria da produção científica nacional na área. Foi avaliado como “Excelente” na última avaliação de unidades de investigação e desenvolvimento organizada pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT). A atividade do IA é financiada por fundos nacionais e internacionais, incluindo pela FCT/MCES (UID/04434/2025
- O termo “First Light”, ou “primeira luz”, é usado pelos astrónomos para designar as primeiras observações científicas com um telescópio.
- O ESPRESSO (Echelle SPectrogaph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) é um espectrógrafo de alta resolução, instalado no observatório VLT (ESO). Foi construído com o objetivo de procurar e detetar planetas parecidos com a Terra, capazes de suportar vida e testar a estabilidade das constantes fundamentais do Universo. Para tal, consegue detetar variações de velocidade de cerca de 0,3 km/h.
- O Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) foi criado em maio de 1989 (Programa Mobilizador de Ciência e Tecnologia) e iniciou as atividades em outubro de 1990. É uma associação científica e técnica privada, sem fins lucrativos e reconhecida de utilidade pública. Os seus objetivos são apoiar e promover a Astronomia através da investigação científica, a formação ao nível pós-graduado e universitário, o ensino da Astronomia ao nível não universitário (básico e secundário) e a divulgação da ciência e promoção da cultura científica. É a instituição de acolhimento do polo da Universidade do Porto do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço.
- O telescópio PoET é financiado pela União Europeia, através do projeto FIERCE do European Research Council (ERC, FIERCE, 101052347).
Contactos
Nuno Cardoso Santos; Alexandre Cabral; Manuel Monteiro; Manuel Abreu (Coordenador do IA)
Grupo de Comunicação de Ciência
Ricardo Cardoso Reis; Filipe Pires (coordenação)
