Três andares abaixo da cúpula do telescópio no Laboratório Hale Solar, em Pasadena, Califórnia, uma escada em espiral enferrujada marca o topo de uma cova de quase 20 metros de profundidade, escondida por um alçapão de madeira no subsolo. No fundo, há uma grade para dividir a luz em um arco-íris para permitir que os cientistas estudem a composição do sol. Os atuais donos do edifício não ousam descer, dissuadidos pela falta de oxigênio e escuridão impenetrável abaixo.
Quando os arquitetos Liz Moule e Stefanos Polyzoides compraram o observatório em 2006, eles sabiam que estavam comprando um pedaço da história. O proprietário original, o astrônomo George Ellery Hale, fundou os telescópios mais poderosos do mundo na primeira metade do século 20, inclusive no Observatório Mount Wilson, bem acima de Pasadena. Moule, que dirige uma firma de arquitetura local com Polyzoides, considera Hale "um cidadão modelo" por sua influência na paisagem cultural e arquitetura cívica de Pasadena. O Laboratório Hale Solar, com seu relevo de estilo egípcio do sol brilhando sobre a porta da frente, grande biblioteca no primeiro andar, cúpula telescópica no telhado e poço sinistro no porão, era o refúgio particular de Hale a poucos quarteirões ao sul da a universidade que ele ajudou a fundar, o California Institute of Technology.
O alçapão para o instrumento de grade no Laboratório Hale Solar. (Elizabeth Landau) Moule e Polyzoides não tinham idéia de que o prédio, construído em 1924, vinha com tesouros astronômicos ocultos. O porão inteiro era uma confusão de móveis, papéis e caixas de lixo quando eles compraram a instalação histórica (junto com a casa de estuque mais moderna na frente dele). "Nós pensamos que ficamos com coisas que íamos nos livrar", diz Moule.
No porão do observatório, Moule e voluntários de Mount Wilson - Don Nicholson e Larry Webster - descobriram centenas de placas fotográficas de vidro das décadas de 1880 a 1930, empilhadas em caixas em um grande armário de madeira. A coleção inclui imagens de manchas solares e proeminências solares - gavinhas de plasma que saem do sol - e espectros solares, ou séries de linhas que representam componentes da luz, revelando a composição química do sol. Placas maiores retratam a lua cheia de crateras, com ondulações de danos causados pela água do porão. Algumas das placas são dos telescópios de Hale, enquanto outras eram claramente presentes de astrônomos espalhados.
Uma imagem da lua em uma placa de vidro da coleção de George Ellery Hale, encontrada no Laboratório Hale Solar. Foi tirada no Observatório Lick e datada de 19 de julho de 1891. As marcas brancas são de danos causados pela água. (Imagem cedida pela Carnegie Institution for Science / Dan Kohne) No total, havia mais de 1.100 pratos e outros artefatos da coleção particular de Hale, escondidos no porão do Laboratório Solar, diz Dan Kohne, que se ofereceu como voluntário no escritório de Pasadena, nos arredores do Observatório Carnegie, para inventariar a descoberta. Polyzoides e Moule doaram as placas históricas para os arquivos Carnegie.
Essas placas fotográficas representam a maneira cuidadosa como os astrônomos costumavam trabalhar, posicionando um telescópio sobre um objeto por tempo suficiente para capturá-lo em uma placa de vidro revestida com emulsão, e então desenvolvendo o filme tipo placa em uma câmara escura. A primeira fotografia daguerreotipada de uma estrela diferente do sol foi tirada em 1850 por William Cranch Bond, o primeiro diretor do Harvard College Observatory, que fez uma exposição de 90 segundos de Vega. Nos próximos 150 anos, os cientistas catalogaram o universo nessas placas de vidro, tão grossas quanto uma vidraça.
Embora os avanços tecnológicos na fotografia, orientação e computação do telescópio tenham tornado obsoletos os skywatching baseados em placas, estudar placas de vidro foi como os astrônomos chegaram a revelações históricas, como a existência de galáxias além da Via Láctea e o fato de que o próprio tecido do universo é expandindo em todas as direções.
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Placas históricas não são apenas relíquias. Eles representam um registro do céu em momentos particulares do passado que nunca podem ser revisitados - nem mesmo com os mais poderosos observatórios espaciais. Hoje, os telescópios mais avançados da humanidade podem revelar objetos distantes que periodicamente iluminam, escurecem e entram e saem de vista. O telescópio espacial Gaia da Agência Espacial Européia (ESA), por exemplo, está compilando os mapas estelares mais completos até agora. Alguns dos objetos que passam por mudanças neste momento também poderiam ter variado no final do século XIX e início e metade do século XX, e podem ter sido capturados em placas de telescópio de vidro.
À medida que os astrônomos procuram contar histórias mais completas de como os objetos celestes evoluem com o tempo, essas antigas placas empoeiradas podem se mostrar ainda mais relevantes.
"Não somos viajantes do tempo, somos nós?", Diz Michael Castelaz, professor associado de física do Brevard College, na Carolina do Norte. “Então, como você volta no tempo para investigar o céu noturno, exceto com os dados que já temos?”
Annie J. Cannon era a curadora de fotografias no Harvard College Observatory, encarregada de cuidar de cerca de 300.000 placas fotográficas de estrelas feitas por astrônomos de Harvard. (Bettmann / Getty Images) Segundo algumas estimativas, existem mais de 2 milhões de placas de vidro feitas por astrônomos profissionais somente nos EUA. Em todo o mundo há provavelmente mais de 10 milhões, diz Rene Hudec, da Academia de Ciências da República Tcheca, em Ondrejov, incluindo muitos que ainda podem estar escondidos em locais inesperados. Embora exista um banco de dados on-line de mais de 2, 5 milhões de placas de mais de 570 arquivos, não existe uma lista verdadeiramente abrangente. Tendo visitado pessoalmente mais de 70 arquivos de placas, Hudec relata que alguns repositórios estão bem guardados e catalogados, mas outros são uma “triste experiência” com pouco financiamento e ninguém para gerenciá-los.
Harvard, que abriga a maior coleção do mundo, tem cerca de 550 mil placas, incluindo imagens antes analisadas por luminárias como Henrietta Swann Leavitt e Annie Jump Cannon. Como Dava Sobel narra em The Glass Universe: Como as Senhoras do Observatório de Harvard tomaram a medida das estrelas, as mulheres “computadores” como Leavitt e Cannon não apenas classificaram e catalogaram milhares de estrelas das placas do telescópio, mas também fizeram descobertas inovadoras que informam nossa visão do cosmos hoje. Edward Pickering, diretor do observatório que contratou essas mulheres, escreveu em 1890: “Para muitos propósitos as fotografias tomam o lugar das próprias estrelas, e as descobertas são verificadas e os erros corrigidos pela luz do dia com uma lupa em vez de à noite com um telescópio .
A coleção de Hale do porão do Laboratório Solar juntou mais de 200.000 placas alojadas pelos Observatórios Carnegie, incluindo a placa “VAR!” De 1923, que convenceu Edwin Hubble que Andromeda é uma galáxia separada da Via Láctea. O telescópio Yerkes de 40 polegadas, o Mount Wilson de 60 polegadas, o Mount Wilson de 100 polegadas e o Palomar de 200 polegadas, todos projetos de Hale, cada um revezando-se no título de "maior telescópio do mundo". gavetas atrás de uma porta baixa de abóbada preta no porão do prédio principal do Observatório Carnegie em Pasadena.
Na noite de 5 a 6 de outubro de 1923, o astrônomo Edwin Hubble, do Carnegie, pegou uma placa da galáxia de Andrômeda (Messier 31) com o telescópio Hooker de 100 polegadas do Observatório Mount Wilson. O "N" na placa que foi riscado e substituído por "VAR!" indica que o Hubble originalmente pensava que um objeto era uma nova, mas depois percebeu que era de fato uma estrela variável da Cepheid. O Hubble foi capaz de usar a estrela variável para calcular a distância até Andromeda, revelando sem dúvida que era de fato uma galáxia separada da nossa. (Cortesia Carnegie Observatories, Instituição Carnegie para a Ciência) Mais adiante, o Instituto de Pesquisa Astronômica Pisgah da Carolina do Norte (PARI) tem cerca de 350.000 itens, incluindo placas, bem como filmes e outros dados. Essas placas telescópicas vêm em grande parte dos Estados Unidos e do Canadá, de universidades e outras instituições que não tinham espaço para suas coleções, bem como as descobertas acidentalmente em “14 sacos de folhas e folhas” na garagem de alguém, diz Castelaz., que foi anteriormente o diretor de ciências do PARI. “Eu poderia viver naquele cofre de placas. É tão emocionante."
Em 2015, Holger Peterson tropeçou em caixas contendo cerca de 300 pratos quando foi ao porão fazer chá no Instituto Niels Bohr, em Copenhague. Alguns dos artefatos eram claramente identificáveis: uma exposição de 1950 do Telescópio Palomar Samuel Oschin mostrando um grande número de galáxias e um exemplar da expedição do eclipse solar de 1919 a Sobral, Brasil, que ajudou a confirmar a teoria da relatividade geral de Einstein. (Einstein previu que a gravidade do Sol deveria dobrar o tecido do espaço ao redor, então as posições das estrelas de fundo mudariam da nossa perspectiva quando a lua bloqueasse o sol durante um eclipse solar total. Medições em placas de vidro foram usadas para confirmar isso.) Mas para muitas placas nesta coleção, agora localizada na Universidade de Copenhague, os detalhes das exposições foram perdidos, diz Peterson em um e-mail.
Também na Europa, os Arquivos de Placas Fotográficas para USO Astronômico (APPLAUSE) atualmente compreendem cerca de 85.000 placas de cinco institutos na Alemanha e na Estônia. Os destaques incluem placas de Ejnar Hertzsprung, que ajudou a mostrar a relação entre temperatura estelar e brilho intrínseco, e Karl Schwarzschild, que foi fundamental no desenvolvimento de descrições matemáticas de buracos negros.
Uma placa fotográfica de vidro da galáxia de Andrômeda, tirada no Observatório Karl Schwarzschild em 1965. (Jay Bennett) Na Argentina, o arquivo de placas no Observatório de Córdoba abriga algumas das primeiras fotografias de estrelas no Hemisfério Sul, com cerca de 20.000 fotografias e espectros em placas datadas de 1893 a 1983. As situações de placas na Ásia e na África não foram tão bem pesquisadas. Hudec visitou vários locais na China com placas e estima que cerca de 40.000 foram coletados e digitalizados. O Observatório de Bosscha, na Indonésia, também tem cerca de 20.000 placas, diz ele. Cerca de 19 mil placas tomadas no telescópio Schmidt, na Austrália, estão armazenadas em Edimburgo, Escócia, diz David Malin, cientista fotográfico do Observatório Anglo-Australiano. O telescópio anglo-australiano em Siding Spring retém menos de 3 mil placas que foram levadas para lá, enquanto outras placas provavelmente permanecem com observadores que nunca as entregaram às coleções do observatório.
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A partir do início da década de 1990, os astrônomos profissionais abandonaram a prática de capturar imagens celestes em vidro em favor de usar métodos digitais mais rápidos e permitir análises computacionais mais sofisticadas. A invenção de dispositivos de acoplamento carregados (CCD), que também permitem câmeras de telefones inteligentes, revolucionou as observações astronômicas. Técnicas simples como “ampliar” digitalmente e aumentar o contraste em um computador são ferramentas poderosas para estudar objetos distantes e fracos.
Mas registros históricos do céu têm múltiplas camadas de valor. Por uma questão de preservação cultural, as placas do telescópio encapsulam o processo pelo qual o conhecimento foi adquirido e representa o estado da ciência quando foram usadas. Por cerca de 150 anos, mas não mais, os dados astronômicos foram gravados em vidro.
"Conhecer os precursores é, em muitos aspectos, algo que até informa como fazemos astronomia agora, então não devemos esquecer", diz Harry Enke, do Instituto Leibniz de Astrofísica Potsdam, na Alemanha, um dos líderes da colaboração APPLAUSE.
Uma cópia fotográfica do brometo dos trabalhadores durante a construção do telescópio de reflexão de 100 polegadas do navio de pesca a linha em Mount Wilson, Califórnia. O observatório foi fundado em 1904 pelo astrônomo George Ellery Hale, e o telescópio de 100 polegadas foi instalado no observatório em 1917. O telescópio Hooker foi o maior telescópio do mundo quando foi construído e permaneceu assim até 1948. (Science & Biblioteca de Imagens da Sociedade / Getty Images) Os astrônomos podem até usar registros históricos para fazer descobertas hoje. Enquanto muitos processos cósmicos levam bilhões de anos para evoluir, objetos "transitórios" no céu, como estrelas explodindo chamadas supernovas, mudam marcadamente ao longo de períodos de semanas a anos. As estrelas variáveis brilham e escurecem periodicamente, e as placas podem ser usadas para determinar se esse período é constante ou não. Em 2016, um astrônomo chegou a usar o arquivo Carnegie para apontar evidências para exoplanetas em um espectro estelar de 1917, uma placa feita cerca de 75 anos antes que alguém descobrisse planetas além do nosso sistema solar.
"Nosso céu está se movendo muito lentamente para nossos sentimentos humanos de tempo", diz Enke. “A astronomia moderna e os instrumentos modernos com CCDs e assim por diante, isso tem apenas 40 anos. Se você puder adicionar outros cem anos a isso, é ótimo ”.
O estudo dos buracos negros é uma das razões pelas quais Jonathan Grindlay, de Harvard, se interessou em digitalizar placas antigas. Ele é o investigador principal de um enorme esforço de digitalização de placas chamado DASCH, o Acesso Digital a um Sky Century @ Harvard.
Astrônomo Walter Sydney Adams na entrada do Laboratório Hale Solar em 1946. (Foto de Edison Hoge / Cortesia da Instituição Carnegie para a Coleção de Ciências na Biblioteca Huntington, San Marino, Califórnia) Quando uma estrela parecida com o Sol e um buraco negro de "massa estelar" - normalmente sete vezes a massa do Sol - orbitam um centro de gravidade comum, a estrela fornece um fluxo constante de matéria arrancada pelo buraco negro. Mas em vez de cair diretamente no buraco negro, o material se acumula em um disco de acreção ao redor do buraco negro primeiro. Após cerca de 30 a 60 anos, o disco se torna instável e o buraco negro devora parte do material acumulado, resultando em uma explosão muito brilhante na luz óptica e de raios X. O DASCH fornece o primeiro registro completo de mais de um século desses raros desabafos, permitindo que o cientista meça quanto tempo eles são visíveis e quantos flashes ocorrem no céu.
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Existem muitas outras placas telescópicas no mundo do que versões digitais delas, e o suporte financeiro para digitalização e catalogação detalhada é limitado. Um grupo de astrônomos checos liderados por Hudec visitou Carnegie, PARI, Yerkes, Lick, Monte Palomar e outras nove grandes localidades dos EUA de 2008 a 2012 para avaliar as ofertas históricas de placas. Eles descobriram que alguns arquivos não haviam armazenado adequadamente nem tinham danificado placas. Eles testaram um dispositivo de digitalização transportável e recomendaram que as instituições digitalizassem e catalogassem seus tesouros. Até agora, o grupo de Hudec criou cerca de 50.000 varreduras de placas em todo o mundo.
Uma coleção de placas de vidro de 1909 a 1922 captura a lua em diferentes fases. (Instituto Niels Bohr, Universidade de Copenhaga) A DASCH conseguiu digitalizar cerca de 350.000 placas de Harvard, todas online, e planeja chegar ao total de 450.000 fotografias até outubro de 2020. As últimas 100.000 placas são espectros estelares que, embora também interessantes, não estão sendo escaneados porque somente as imagens diretas podem mostrar alterações visuais no brilho ao longo do tempo. Todo o processo de limpeza e digitalização é “como um balé coreografado”, diz Grindlay. Na Europa, a APPLAUSE também está digitalizando suas chapas, inspirando-se no DASCH em alguns de seus métodos, mas usando scanners comerciais em vez de dispositivos feitos sob medida.
A empresa de digitalização provocou controvérsia quando alguns historiadores se opuseram à ideia de que as marcas originais nas placas seriam eliminadas no processo de digitalização, diz Grindlay. De uma perspectiva, se um astrônomo do passado desenhasse um círculo em torno de um objeto de interesse, a limpeza da placa poderia revelar mais estrelas se escondendo atrás da curva. Mas as marcas também são um registro do processo científico. Um estudo de 2016 solicitado pela DASCH descobriu que muitos astrônomos e historiadores valorizam as anotações em placas e suas capas, mas também acreditam que fotografar ou digitalizar essas marcas antes de limpá-las é suficiente para preservação, a menos que a placa seja particularmente importante na história da astronomia. . A DASCH segue este protocolo, fotografando todas as marcações originais, inclusive na capa da “jaqueta” da placa, antes da limpeza. As anotações originais são salvas nas placas mais valiosas, como as feitas por Henrietta Swan Leavitt, "em deferência aos historiadores", diz Grindlay.
Mesmo arquivistas apaixonados como Grindlay concordam que, uma vez que uma placa é escaneada e catalogada corretamente, não há nada mais que se possa aprender com o objeto físico que não pode ser obtido a partir de uma cópia digital de alta resolução e uma fotografia das anotações. No entanto, Grindlay diz, "as placas originais são o registro final e devem ser totalmente preservadas, como foram no Harvard College Observatory".
A cúpula do telescópio está instalada no Laboratório Solar Hale nesta foto de 18 de novembro de 1924. (Imagem cortesia dos Observatórios da Instituição Carnegie para a Coleção de Ciências na Biblioteca Huntington, San Marino, Califórnia) Para Kohne, as placas são semelhantes às obras de arte. Muitos dos arquivos do escritório de Carnegie Observatory, em Pasadena, incluindo o espólio do porão do casal de arquitetos, representam os “estúdios” de Hale, como uma pintura feita na oficina de Raphael por um artista diferente seria creditada ao estúdio do famoso pintor. Além de cientistas, os 20 operadores de telescópios eram artesãos qualificados.
"Eles estão capturando os raios de luz que viajam por milhares e milhões de anos-luz, e fazendo com que o negativo seja exposto corretamente", diz Kohne. "Na história da fotografia, deve estar lá de alguma forma."
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O icônico telescópio do Laboratório Solar de Hale, em Pasadena, não permanecerá inativo. Uma equipe voluntária do Monte Wilson está trabalhando para aluminizar os espelhos de modo que o telescópio possa projetar claramente o sol em uma área de observação no porão. Eles planejam que os estudantes locais também aprendam a usar o telescópio para observação solar. Eventualmente, Moule espera que a equipe consiga fazer a grade de difração no fundo do poço trabalhar novamente, ou instalar uma nova, permitindo que uma nova geração examine a composição do sol como Hale fez.
Em um dia perfeitamente ensolarado do sul da Califórnia, em março, o voluntário Ken Evans, do Monte Wilson, abriu a cúpula para trabalhar em sua restauração. Evans, Kohne e Moule falavam animadamente de ver o pôr do sol através do telescópio e, talvez, de uma festa de solstício de verão, se os espelhos estivessem prontos a tempo. Quando Evans, um engenheiro aposentado, girou a fenda da cúpula para enfrentar o Monte Wilson, o grupo lamentou que uma árvore bloqueasse a visão dos outros templos de astronomia de Hale à distância.
A biblioteca do Laboratório Hale Solar. (Liz Moule / Stefanos Polyzoides) Moule e Polyzoides doaram os diários de Hale, também descobertos no porão, para o Caltech. A máquina de escrever e a escrivaninha de Hale permanecem no primeiro andar da biblioteca elegante e ensolarada, o sonho de um booklover, com um baixo-relevo em estilo egípcio de uma figura segurando um arco em uma carruagem. Os antigos egípcios provavelmente interessados Hale porque eles adoravam o sol, diz Moule. Há até mesmo um caixote no porão endereçado a ele com outro baixo-relevo dentro - o próximo mistério de Hale que Moule planeja enfrentar. Ela descreve seu papel no Laboratório Solar de Hale como "guardião do farol".
“Infelizmente, a astronomia solar ultrapassou a tecnologia do prédio, então não é algo de uso regular, da mesma forma que muitos faróis não são usados para o que eles foram originalmente destinados a ambos”, diz Moule. "Mas é um monumento importante e eu sou um zelador."
Este farol particular protege um telescópio que uma vez usou um instrumento mergulhado quase 80 pés na escuridão para dividir a luz do sol de 93 milhões de quilômetros de distância. E graças aos voluntários do Monte Wilson, o sol pode em breve atravessar o farol cósmico mais uma vez.
Liz Moule e Dan Kohne na cúpula do telescópio no Laboratório Hale Solar em 27 de março de 2019. (Elizabeth Landau)
