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O recém-lançado Telescópio Espacial Romano da NASA irá criar imagens “diretamente” de exoplanetas. Mas o que isso significa?
Um novo observatório começou a funcionar em 30 de agosto – é chamado de Telescópio Espacial Romano Nancy Grace e está equipado com uma ferramenta de alta tecnologia que pode fotografar diretamente planetas além do nosso sistema solar.
A ferramenta é chamada de coronógrafo; em termos simples, um coronógrafo é um dispositivo que pode ser fixado em um telescópio e bloquear a luz de um estrela o telescópio está olhando para estudar as características ao redor daquela estrela. Sem esse dispositivo, a luz das estrelas pode ser tão avassaladora que ofusca os detalhes próximos. Você pode pensar em um coronógrafo como uma forma de recriar um eclipse solar total, exceto que em vez de a lua bloqueando o sol, é uma espécie de máscara feita pelo homem que faz esse truque.
Mas embora os coronógrafos já tenham sido usados muitas vezes, aquele que acaba de ser lançado em direção às estrelas não tem precedentes. “O Telescópio Espacial Romano está carregando o coronógrafo mais avançado que a humanidade já colocou no espaço”, disse Dominic Benford, cientista do programa do telescópio, ao Space.com.
Se você consegue se lembrar do impressionante “Ponto Azul Pálido“imagem da Terra que a NASA Viajante 1 nave espacial capturada enquanto flutuava a cerca de 3,7 mil milhões de milhas (6 mil milhões de quilómetros) do Sol, este é o tipo de coisa que os cientistas esperam ver com o coronógrafo de Roman. Um zoológico de pontos marrons claros em breve nos fará sentir o peso de nossa existência.
“Adoro a sensação de pequenez que vem da compreensão de que você não está sozinho no universo”, disse Vanessa Bailey, cientista do instrumento coronógrafo de Roman, ao Space.com.
Como funciona?
Coronógrafos não são realmente uma coisa nova. Muitas vezes, eles são usados até para estudar nosso próprio sol.
Por exemplo, a NASA SOCO missão – que significa Polarímetro para Unificar a Coroa e a Heliosfera – lançada em 2025 e consiste em quatro espaçonaves, uma das quais contém um coronógrafo. Este coronógrafo bloqueia a luz do nosso sol a fim de revelar os finos tentáculos da atmosfera externa do Sol, ou coroa.
“Na verdade, há mais de 100 anos, os astrônomos usaram coronógrafos para criar um eclipse artificial para estudar a coroa do Sol”, disse Bailey durante uma coletiva de imprensa em 29 de agosto, um dia antes de Roman lançado ao espaço. “Essa é a razão do nome.”
Mas quando se trata de outras estrelas, os coronógrafos têm outro propósito. Eles podem bloquear a luz de uma estrela de tal forma que os planetas que realmente orbitam essa estrela fiquem à vista.
“Podemos bloquear a luz estelar até que restem apenas algumas partes por bilhão da luz da estrela”, disse Benford sobre o coronógrafo de Roman. Como resultado, explicou ele, “podemos ver diretamente a luz refletida em algo como um Júpiter em torno de outra estrela, o que nunca fomos capazes de fazer antes”.
Este processo certamente nos dará os nossos pontos castanhos claros – mas para dar um passo adiante, os cientistas também serão capazes de dissecar a luz refletida no Júpiter teórico para revelar como é a atmosfera do mundo.
Para ser claro, Roman não é a única ferramenta astronômica que temos que utiliza um coronógrafo enquanto olha além do nosso sistema solar. Mesmo o Telescópio Espacial James Webb e Telescópio Espacial Hubble têm os seus próprios, aliás. No entanto, Roman é muito mais complexo.
Por um lado, o coronógrafo romano não “bloqueia” exatamente a luz das estrelas como um coronógrafo padrão faz. Para a “lua” em seus eclipses artificiais, ela usa uma combinação de discos padronizados e filtros especiais para criar interferência destrutiva com a luz de uma estrela alvo. Interferência destrutiva significa que ondas de luz concorrentes se cancelam, levando a uma amplitude zerada. Com efeito, isto bloqueia a luz das estrelas conforme necessário e apenas permite que a luz refletida nos planetas de interesse passe e reflita nos espelhos do coronógrafo.
O primeiro coronógrafo ativo
O que nos leva à próxima parte especial sobre o coronógrafo de Roman: é o primeiro coronógrafo “ativo” a voar no espaço.
O que isto significa é que ele pode ajustar esses espelhos em tempo real para garantir que as observações do exoplaneta sejam tão claras quanto possível. Isto é importante porque, à medida que a luz reflete nos espelhos do coronógrafo, ela pode criar pequenas distorções que atrapalham a delicada dança de interferência destrutiva. Você precisaria ajustar para trazer o equilíbrio de volta, e esses ajustes são possíveis porque o coronógrafo de Roman tem centenas de pequenos pistões embutidos em seus espelhos. Isso os torna deformáveis para que possam mudar de forma para compensar distorções.
Se tudo der certo, este coronógrafo deverá ser capaz de detectar exoplanetas que são cerca de 100 milhões de vezes mais fracos que as suas estrelas.
“Esses espelhos deformáveis são um verdadeiro feito de engenharia”, disse Bailey durante a coletiva de imprensa. “Eles podem ser comandados com uma precisão que se aproxima do tamanho de um átomo, e é isso que realmente nos permite fazer esse desempenho transformador.”
Quanto à esperança específica para o coronógrafo de Roman, Bailey explicou que existem alguns sistemas estelares próximos que a equipa está particularmente interessada em investigar porque temos indícios de Júpiter-como planetas orbitando nesses sistemas que ainda não foram fotografados. “Ou”, disse ela, “pode haver restos realmente interessantes de poeira e detritos do processo de formação do planeta”. Talvez essa poeira possa existir nas zonas habitáveis das estrelas para as quais Roman olha, e talvez isto possa nos dizer mais sobre o nascimento do planeta Terra.
“Isso é interessante por si só, mas também interessante como precursor do Observatório de Mundos Habitáveis”, disse Bailey, em referência ao próximo grande projeto da NASA que será equipado com uma versão mais avançada do coronógrafo de Roman. “Podemos estudar o quão empoeirados são esses sistemas próximos e entender se algum deles pode ter poeira demais para que possamos observar um planeta semelhante à Terra no futuro.”
Embora Roman se concentre em mundos semelhantes a Júpiter porque são grandes o suficiente para serem detectados com suas capacidades atuais, o HWO certamente poderá encontrar outra Terra algum dia.
De 6.000 exoplanetas a 100.000
E antes de encerrarmos, devemos mencionar brevemente a ferramenta parceira deste recém-batizado caçador de exoplanetas, o impressionante Wide Field Instrument (WFI), que pode pesquisar enormes áreas do céu de uma só vez. É por causa da parceria entre a WFI e o seu coronógrafo que Roman irá expandir imensamente a nossa galeria de exoplanetas, afirma o administrador associado da Direcção de Missões Científicas da NASA, Nicky Fox. O coronógrafo não irá encontrar novos exoplanetas sozinho, mas sim mergulhar mais fundo nos exoplanetas que o WFI encontrar primeiro.
A WFI usará duas técnicas diferentes para contribuir com nossa galeria. A primeira é chamada de técnica de trânsito, e é o mesmo método que grandes nomes como Kepler e TESS aproveitado. Envolve observar quedas na luz das estrelas que acontecem quando um possível planeta transita pela face de uma estrela a partir do ponto de vista do telescópio. “Se você vir isso acontecer várias vezes”, disse Fox, “você pode inferir que é um planeta e pode obter o raio e o tamanho do planeta a partir dessa observação”.
A segunda técnica tem a ver com lentes gravitacionais, que se refere a como objetos com massa no espaço (e, portanto, influência gravitacional) podem distorcer a própria estrutura do espaço-tempo e alterar o caminho da luz que viaja através da região afetada. O que vem à mente pode ser um poderoso aglomerado de galáxias distorcendo o espaço-tempo como uma folha de cetim, mas pequenas coisas como estrelas e planetas também podem fazer isso. O chamado efeito de “microlente” de objetos menores que distorcem o espaço-tempo leva ao brilho dos objetos de fundo.
Fox resume em poucas palavras as duas técnicas da WFI: “Se você observar uma pequena queda, isso pode sugerir que há um planeta em trânsito. Você vê um pequeno brilho, que pode sugerir que há um planeta com microlentes.”
Para o WFI, a técnica de microlente será sensível a planetas do tamanho da Terra nas zonas habitáveis das suas estrelas, enquanto a técnica de trânsito será mais sensível a planetas mais próximos das suas estrelas. E como Bailey nos lembra, existem muitos planetas para testar Roman: “Quando você olha para o céu noturno, a maioria dessas estrelas tem planetas”.
No momento, só sabemos sobre 6.000 desses mundos. Fox acredita que este novo telescópio espacial poderá revelar mais 100.000.
