A primeira ciência do observatório espacial eROSITA está aqui.
Um telescópio espacial alemão está criando o mapa mais detalhado de buracos negros e estrelas de nêutrons em todo o nosso universo, revelando mais de 3 milhões de objetos recém-descobertos em menos de dois anos.
O observatório, denominado eROSITA, foi lançado em 2019 e é o primeiro telescópio espacial de raios-X capaz de fazer imagens de todo o céu. balançado. Deste ponto de vista, a eROSITA tem uma visão clara do universo, que ela fotografa com seus poderosos instrumentos de detecção de raios-X.
No mês passado, a equipe por trás do eROSITA, liderada por cientistas do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre na Alemanha, divulgou o primeiro lote de dados adquiridos pelo instrumento para exploração da comunidade científica em geral.
Imaginando todo o céu em raios-X pela primeira vez
O telescópio já levou a descobertas interessantes, incluindo a de bolhas gigantes de raios-X que emanam do centro da Via Láctea. Com seu primeiro lançamento de ciência pública, eROSITA está pronta para lançar luz sobre alguns mistérios cosmológicos de longa data, incluindo a distribuição da energia escura indescritível no universo, o cientista sênior da missão Andrea Merloni disse Space.com.
“Pela primeira vez, temos um telescópio de raios X que pode ser usado de maneiras muito semelhantes aos grandes telescópios ópticos de campo que usamos hoje”, disse Merloni. “Com o eROSITA, cobrimos todo o céu de forma muito eficiente e podemos estudar estruturas de grande escala, como toda a Via Láctea.”
Levantamentos de todo o céu, como a missão Gaia da Agência Espacial Europeia ou o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, visualizam vastas áreas do céu de uma só vez, permitindo que os astrônomos entendam os movimentos de populações inteiras de estrelas e outras objetos celestes. Gaia, por exemplo, observa quase dois bilhões de estrelas na Via Láctea e mede suas posições no céu e distâncias da Terra com uma precisão sem precedentes.
“Grandes telescópios ópticos são agora bastante comuns porque são muito úteis para estudar cosmologia [a evolução do universo] e coisas como a energia escura”, disse Merloni. “Mas os telescópios ópticos são muito mais fáceis de projetar do que os telescópios de raios-X.”
No entanto, alguns dos objetos mais interessantes do Universo não emitem luz em comprimentos de onda visíveis e, portanto, permanecem quase todos ocultos aos telescópios ópticos. Isso inclui buracos negros e estrelas de nêutrons. Mas também aglomerados de galáxias distantes, os conglomerados de galáxias que representam as estruturas mais complexas do Universo, são mais facilmente observados em raios-X.
No entanto, telescópios de raios-X anteriores, como o XMM Newton da ESA ou o Observatório de raios-X Chandra da NASA, só podiam observar pequenas seções do céu de uma vez.
“Os telescópios de raios-X até agora foram capazes de olhar bem fundo no centro para observar o Universo primitivo”, disse Merloni. “Mas sempre foi muito difícil compilar grandes populações [de buracos negros, estrelas de nêutrons e aglomerados] e criar um grande catálogo que você pudesse usar para estudar sua evolução cosmológica.”
O telescópio eROSITA reutiliza grande parte da tecnologia desenvolvida originalmente para o veterano XMM Newton da ESA, que orbita a Terra desde 1999. Os ajustes técnicos feitos pela equipe do Instituto Max Planck e seus colaboradores permitem que o novo telescópio produza imagens da mesma qualidade que XMM-Newton, mas em um campo de visão muito maior, disse Merloni.
O mapa dos buracos negros do universo
A eROSITA começou a tirar as primeiras imagens em outubro de 2019. Desde então, ela completou três levantamentos do céu, mapas do céu refletindo a distribuição das fontes de radiação de raios-X no universo, disse Merloni.
Esses dados ainda não foram divulgados ao grande público científico, mas Merloni disse que os catálogos contêm informações sobre 3 milhões de fontes de radiação de raios-X – buracos negros, estrelas de nêutrons e aglomerados de galáxias. Cerca de 77% dessas fontes são buracos negros distantes em outras galáxias, 20% são estrelas de nêutrons, estrelas e buracos negros na Via Láctea. Os 3% restantes são aglomerados de galáxias, acrescentei.
“Nos 50 anos da astronomia de raios-X até a eROSITA, no total, se você somar todas as fontes [de raios-X] descobertas por todas as missões, havia cerca de um milhão”, disse Merloni. “Já descobrimos três vezes mais do que antes, embora parte ainda tenha de ser validada.”
A maioria dos objetos conhecidos anteriormente estavam concentrados em bolsões, acrescentou Merloni, porque o Chandra e o XMM-Newton são muito bons em mergulhar fundo em pequenas seções do universo. Os novos buracos negros, aglomerados e estrelas de nêutrons detectados pela eROSITA estão, por outro lado, distribuídos uniformemente por todo o céu.
Assim como Gaia permitiu que os cientistas passassem do estudo de estrelas individuais para a visualização dos movimentos e da dinâmica dentro da galáxia (e dando saltos no entendimento de sua evolução), espera-se que a eROSITA também abra possibilidades inteiramente novas.
Como os clusters mudam de ‘vilarejos’ para ‘cidades’
Merloni está especialmente animado com o que a eROSITA pode revelar sobre a evolução dos aglomerados de galáxias, grandes agrupamentos de centenas a milhares de galáxias mantidas juntas pela gravidade. Os aglomerados, um produto de colisões de galáxias, começaram a surgir há cerca de 10 bilhões de anos e têm crescido continuamente ao longo dos bilhões de anos de pequenas “aldeias” a “megacidades”.
O eROSITA, com sua capacidade de ver objetos tão distantes que sua luz levou 7 bilhões de anos para atingir seus detectores, permitirá aos astrônomos reconstruir a evolução dessas estruturas massivas ao longo dos tempos.
“Os aglomerados podem ser vistos sem telescópios de raios-X, mas pode ser difícil separá-los do resto da população da galáxia”, disse Merloni. “O que vemos em raios-X é o gás entre as galáxias no aglomerado que fica muito quente e emite esse brilho de raios-X. Em imagens eROSITA, é realmente muito fácil distinguir esses aglomerados por causa da maneira como eles brilham.”
Através do estudo de aglomerados em várias distâncias (e, portanto, de várias idades), os astrônomos serão capazes de criar uma linha do tempo da evolução do aglomerado e lançar luz sobre o processo que impulsiona essa evolução.
“Ao descobrir um grande número de aglomerados, você pode entender se o conglomerado gradual de galáxias aconteceu mais rápido ou mais lento”, disse Merloni. “Compreendendo isso, podemos entender algo sobre a densidade da matéria escura e da energia escura, que determina a rapidez ou lentidão com que esses aglomerados se formam.”
Embora se acredite que a matéria escura é responsável pela maioria da força gravitacional no universo, a energia escura é a força repulsiva elusiva que neutraliza a gravidade, que até agora não foi observada ou medida diretamente.
As medições da eROSITA, no entanto, terão que ser combinadas com dados de outros observatórios, incluindo Gaia e alguns dos levantamentos terrestres de grande escala, como o Sloan Digital Sky Survey e o próximo observatório Vera Rubin, para obter o mais preciso informações sobre onde exatamente os clusters estão localizados.
“Com dados precisos sobre esses aglomerados, seremos capazes de colocar algumas restrições na equação da energia escura e dar nossa contribuição para este grande empreendimento de análise cosmológica”, acrescentou Merloni.
O primeiro lançamento de dados públicos da eROSITA, revelado em junho na reunião de 2021 da Sociedade Astronômica Europeia, continha dados coletados durante os primeiros dois meses de operação da eROSITA. Representa apenas o primeiro passo neste empreendimento. A missão completará sua principal tarefa científica em 2023, mas os astrônomos esperam que permaneça operacional por muitos mais anos. De qualquer forma, os catálogos de objetos que emitem raios-X em nosso universo manterão os cientistas ocupados nas próximas décadas, disse Merloni.
“A missão anterior de pesquisa total de raios-X foi [o satélite alemão] Rosat”, disse Merloni. “Fizemos apenas um levantamento completo do céu em 1990, que foi talvez um fator 10 menos profundo e menos preciso do que o nosso. Mas as pessoas continuaram publicando artigos baseados nisso, mesmo agora, depois de mais de 30 anos.”
Publicado em 27/07/2021 23h03
Artigo original:
Estudo original: