Contribuições da NASA Ames para a missão de Roman

Com lançamento previsto para domingo, 30 de agosto, o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA capacitará os astrônomos a explorar vastas regiões do cosmos e a resolver questões essenciais nas áreas de energia escura, matéria escura, planetas fora do nosso sistema solar e a formação e crescimento de galáxias ao longo do tempo cósmico. As principais contribuições para a missão de Roman feitas por pesquisadores do Centro de Pesquisa Ames da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia, farão avançar a ciência de Roman usando as instalações, conhecimentos e inovações do centro.

Ferramentas para prever e remover brilho

A câmera principal de Roman, o Wide Field Instrument, irá capturar imagens expansivas de alta resolução do universo em luz óptica e infravermelha próxima. Estas imagens sem precedentes permitirão aos astrónomos descodificar alguns dos mistérios mais profundos do cosmos.

As formas de brilho que a câmera de Roman coleta diminuem a qualidade da imagem e, portanto, reduzem a capacidade dos astrônomos de caracterizar certas estruturas cósmicas. Um software inovador desenvolvido por uma equipe da NASA Ames, com colaboradores do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e do IPAC/Caltech em Pasadena, Califórnia, melhorará as imagens de Roman e otimizará os planos de observação. Chamado ROSALIA (Roman Sky Analyst for Low Surface Brightness Imaging and Astronomy), o software prevê e remove luz indesejada de imagens astronômicas capturadas pelo Wide Field Instrument de Roman.

A contaminação da luz dispersa ocorre quando os fótons se espalham dentro do sistema óptico do telescópio. Os reflexos de luz resultantes podem produzir artefatos de imagem enganosos que imitam a aparência de planetas ou nebulosas reais. O software ROSALIA permitirá aos astrónomos ajustar os seus planos de observação para limitar os reflexos que contaminam alvos científicos nas imagens de Roman.

Além dos reflexos brilhantes, a luz difusa também pode aparecer como um fundo difuso. Esta forma de luz dispersa interfere nas observações das regiões mais escuras do universo, o que é fundamental para a compreensão de como as grandes estruturas do universo foram formadas.

Outro grande contribuinte para obscurecer a luz de fundo é produzido pela própria natureza: a luz zodiacal. A emissão zodiacal origina-se da dispersão da luz solar por partículas de poeira interplanetária em nosso sistema solar. O software ROSALIA prevê e elimina a contaminação de fundo, incluindo luz zodiacal e difusa das imagens, expondo as emissões fracas e difusas nas bordas das galáxias onde as histórias evolutivas cósmicas estão escondidas.

Nova tecnologia ‘multi-estrela’ para ver exoplanetas

O Instrumento Coronógrafo Romano é um dos dois instrumentos que voam em Roman. Ele demonstrará as tecnologias mais avançadas já utilizadas no espaço para obter imagens diretas de planetas em torno de outras estrelas. O Coronógrafo Romano usa uma série de máscaras e espelhos, incluindo dois espelhos deformáveis, para suprimir a luz das estrelas. Ao controlar com precisão a forma dos espelhos deformáveis, cria uma “zona escura” em torno da estrela onde os observadores podem ver a fraca luz reflectida dos planetas em órbita.

O modo de operação de linha de base do Instrumento Coronógrafo Romano suporta a observação de exoplanetas apenas em sistemas estelares únicos, já que os instrumentos coronógrafos atuais normalmente não conseguem suprimir a luz estelar contaminante adicional em sistemas multiestelares, como sistemas estelares binários.

Nosso sistema solar tem uma única estrela, o Sol. Mas cerca de metade das estrelas semelhantes ao Sol estão em sistemas multiestelares. Ter a capacidade de obter imagens diretas de exoplanetas em sistemas multiestelares aumentará a probabilidade de deteção de vida para além do nosso sistema solar e expandirá o nosso conhecimento sobre como os exoplanetas se formam e evoluem, uma vez que existem grandes diferenças na forma como esses processos se desenrolam em sistemas estelares únicos versus sistemas multiestelares. Eliminar brilhos sobrepostos de múltiplas estrelas é o principal desafio que deve ser superado para obter imagens de planetas em tais sistemas.

Pesquisadores da NASA Ames estão enfrentando esse desafio com uma tecnologia inovadora chamada Multi-Star Wavefront Control (MSWC). Esta tecnologia inclui máscaras personalizadas de bloqueio de luz e software que as acompanha, projetado para suprimir a luz de múltiplas estrelas e revelar exoplanetas ocultos. Através de uma colaboração com o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, as máscaras MSWC são incluídas no instrumento de voo do Roman Coronagraph como uma capacidade adicional além dos modos de observação de base do Roman. Eles poderiam ser usados ​​se fosse concedido tempo de observação adicional à equipe do coronógrafo após a conclusão da fase de demonstração da tecnologia primária.

O sistema estelar mais próximo do nosso sistema solar, Alpha Centauri, é um dos sistemas multiestelares mais próximos da Terra, a apenas quatro anos-luz de distância. Este sistema estelar triplo contém um binário de estrelas semelhantes ao Sol – Alpha Centauri AB – orbitadas por uma estrela muito menor e mais escura – Proxima Centauri. Embora nenhum exoplaneta tenha sido confirmado em torno de estrelas semelhantes ao Sol neste sistema, um candidato a planeta foi identificado pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA na zona habitável de Alpha Centauri A. Pesquisadores, incluindo a equipe Ames MSWC, estão trabalhando para desenvolver as capacidades necessárias para observar este sistema.

NASA Ames também fornece liderança e suporte para o grupo de trabalho de hardware como parte do Programa de Participação do Coronógrafo Romano. Este programa permite que equipes internacionais de pesquisadores habilitem capacidades adicionais ao Coronógrafo Romano além de seus modos de linha de base; isso inclui os modos multiestrelas que estão sendo desenvolvidos na NASA Ames que usam diferentes máscaras além da linha de base ou novos algoritmos de controle e detecção de frente de onda.

Supercomputação avançada

Especialistas da Divisão de Supercomputação Avançada da NASA em Ames estão avançando a ciência de Roman, trazendo ampla experiência em pipelines de dados e operações de missão para fornecer aconselhamento e orientação ao projeto Roman durante as principais fases de desenvolvimento da missão. Isto garante um desempenho confiável de sistemas e operações terrestres, para que o processamento de dados científicos seja eficiente e a qualidade e integridade dos produtos de dados científicos resultantes sejam altas.

Pesquisadores da NASA Advanced Supercomputing colaboraram com a equipe Ames MSWC para desenvolver ferramentas de computação de alto desempenho para simulações de controle de frente de onda multiestrelas e para conduzir estudos para avaliar a viabilidade da técnica MSWC.

Saiba mais sobre a missão do Telescópio Espacial Nancy Grace Roman:

https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/

Para meios de comunicação:

Recursos de mídia romana: https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/roman-media-resources/

Os membros da mídia interessados ​​em cobrir este tópico devem entrar em contato com oRedação da NASA Ames.