Instrumentação de Segunda Geração do Very Large Telescope Interferometer

PTDC/CTE-AST/098034/2008

Investigador responsável
Paulo J. V. Garcia (Laboratório de Sistemas, Instrumentação e Modelação em Ciências e Tecnologias da Terra e do Espaço, Portugal)

Investigador responsável no CAUP
Mercedes E. Filho

A interferometria é uma técnica observacional no cerne de infraestruturas existentes como o Very Large Telescope Interferometer (VLTI), de infraestruturas globais em construção como a Atacama Large Millimiter Array (ALMA) ou de infraestruturas globais em estudo seleccionadas pelo European Strategy Forum on Research Infrastructures (ESFRI) - como a Square Kilometer Array (SKA).

A interferometria no óptico abre o espaço de parâmetros único de imagem com resolução angular de 1 milisegundo de arco e de astrometria a 10 micro-segundos de arco, no infra-vermelho. Obter imagens da região de formação de planetas terrestres em discos de estrelas jovens, dos motores energéticos de núcleos de galáxias activas próximas, procurar planetas em estrelas próximas ou observar o campo gravitacional intenso no buraco negro no centro da Via Láctea são observações fundamentais para responder a perguntas em aberto na astronomia moderna ou para a descoberta de nova física.

Continuando um esforço que teve início com a entrada de Portugal no ESO em 2001, este projecto procura financiar a participação Portuguesa na segunda geração de instrumentação do VLTI. Os instrumentos são a experiência astrométrica GRAVITY e o instrumento de espectro-imagem VSI. Tratam-se dos únicos instrumentos aprovados pelo ESO com uma participação Portuguesa. São a única instrumentação para o ESO/VLT com participação portuguesa referida no ASTRONET Infrastrucure Roadmap.

Um projecto anterior obteve financiamento pela FCT em 2006. Esse projecto permitiu à equipa:
a) participar nos estudos de Fase A do VSI;
b) usar as propriedades dos feixes do VLTI para preparar os estudos da injecção de feixe e das cámaras de aquisição do VSI e do GRAVITY;
c) desenvolver experiência fundamental em reconstrução de imagem por referência de fase para o VSI e o GRAVITY.

O reconhecimento internacional da equipa na área da interferometria óptica assenta na única participação nacional no maior projecto europeu de instrumentação óptica para o solo - o projecto OPTICON, quer no âmbito do FP6 quer do FP7. No FP7 a nossa participação aumentou para a coordenação da work package de networking de interferometria. No caso do instrumento VSI, o parceiro Português é o responsável pela equipa científica, um caso único no âmbito da instrumentação para o ESO.
Coordenamos o projecto europeu de treino em inteferometria óptica para o VLTI.

A nossa contribuição instrumental baseia-se na experiência de imagem no infra-vermelho para alta resolução angular adquirida no projecto CAMCAO. A contribuição é ao nível de sub-sístemas integrados nos próprios instrumentos, maximizando a participação da equipa em todos os passos críticos do desenvolvimento instrumental. A instrumentação para interferometria é exigente e envolve variáveis críticas para a instrumentação do Extremely Large Telescope (ELl), tais como variáveis do
ambiente, optica adaptativa, e cofasaçern em grande estruturas de tamanho superior ou comparável com um ELT.

A nível nacional a nossa equipa tem um passado de colaboração e divulgação de conhecimento interferométrico comprovados por uma workshop e vários artigos em revistas internacionais com comité de leitura. O projecto financiado pela FCT em 2006 foi o primeiro projecto ligado a instrumentação para o ESO onde houve uma colaboração entre o Porto (CAUP) e Lisboa (SIM e DOL). No presente projecto esta colaboração nacional é expandida com a inclusão do CENTRA, uma unidade de investigação chave no panorama português da astronomia, que contribui com a sua experiência em gravitação e física de buracos negros para o caso científico do GRAVITY.

Este projecto segue o desenvolvimento temporal dos instrumentos VSI e GRAVITY. Em particular, durante a duração do presente projecto procura-se obter financiamento para:
a) a construção da camera de aquisição do GRAVITY;
b) os estudos de desenho da aquisição dos feixes e ferramentas de calibração do VSI;
c) o desenvolvimento nos casos científicos dos instrumentos e de simulações de reconstrução de imagem.

Um aspecto fundamental para o sucesso científico do projecto é garantir o financiamento para a construção da camera de aquisição do GRAVI1Y, cujo orçamento em equipamento foi cuidadosamente negociado para o valor mínimo compatível com os recursos permitidos pelo presente concurso. Valores que são muito mais baixos que os valores típicos envolvidos no desenvolvimento de instrumentação para astrofísica.

Instituições & Unidades de Investigação envolvidas no projecto:
- Fundação da Faculdade de Ciências (FFC/FC/UL)
- Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP/UP)
- Instituto Superior Técnico (IST/UTL)
- Laboratório de Sistemas, Instrumentação e Modelação em Ciências e Tecnologias da Terra e do Espaço (SIM)
- Centro Multidisciplinar de Astrofísica (CENTRA/IST/UTL)
- Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FC/UL)

Membros do projecto no CAUP:
- Mercedes Filho

Instituição financiadora
Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Início: 1 fevereiro 2010
Fim: 31 dezembro 2012