O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA será capaz de explorar ainda mais questões cósmicas, graças a um novo filtro infravermelho próximo.
A atualização permitirá que o observatório veja comprimentos de onda de luz mais longos, abrindo novas e excitantes oportunidades para descobertas desde os limites de nosso sistema solar até os confins do espaço.
“É incrível que possamos fazer uma mudança tão impactante na missão depois que todos os componentes primários já passaram por suas análises críticas de projeto”, disse Julie McEnery, cientista sênior do projeto Roman Space Telescope no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “Usando o novo filtro, seremos capazes de ver todo o alcance infravermelho que o telescópio é capaz de visualizar, portanto, estamos maximizando a ciência que Roman pode fazer.”
Com o novo filtro, a cobertura do comprimento de onda da luz visível e infravermelha de Roman vai de 0,5 a 2,3 mícrons – um aumento de 20% em relação ao projeto original da missão. Este alcance também permitirá mais colaboração com outros grandes observatórios da NASA, cada um com sua própria maneira de ver o cosmos. O Telescópio Espacial Hubble pode ver de 0,2 a 1,7 mícron, o que lhe permite observar o universo em luz ultravioleta a infravermelha próxima. O Telescópio Espacial James Webb, lançado em outubro, verá de 0,6 a 28 mícrons, permitindo-lhe ver infravermelho próximo, infravermelho médio e uma pequena quantidade de luz visível. A gama aprimorada de comprimentos de onda de Roman, junto com seu campo de visão muito maior, revelará alvos mais interessantes para o Hubble e Webb acompanharem para observações detalhadas.
Expandir as capacidades de Roman para incluir grande parte da banda K do infravermelho próximo, que se estende de 2,0 a 2,4 mícrons, nos ajudará a perscrutar mais longe no espaço, sondar mais profundamente em regiões empoeiradas e ver mais tipos de objetos. As amplas pesquisas cósmicas de Roman revelarão incontáveis corpos celestes e fenômenos que, de outra forma, seriam difíceis ou impossíveis de encontrar.
“Uma mudança aparentemente pequena na faixa de comprimento de onda tem um efeito enorme”, disse George Helou, diretor do IPAC da Caltech em Pasadena, Califórnia, e um dos defensores da modificação. “Roman verá coisas 100 vezes mais fracas do que os melhores levantamentos de banda K baseados em terra podem ver por causa das vantagens do espaço para astronomia infravermelha. É impossível prever todos os mistérios que Roman ajudará a resolver usando este filtro.”
Tesouros em nosso quintal cósmico
Embora a missão seja otimizada para explorar a energia escura e os exoplanetas – planetas além do nosso sistema solar – seu enorme campo de visão também capturará tesouros de outras maravilhas cósmicas.
Roman se destacará na detecção da miríade de pequenos corpos escuros localizados nos arredores de nosso sistema solar, além da órbita de Netuno. Usando sua visão aprimorada, a missão agora será capaz de pesquisar esses corpos em busca de gelo de água.
Essa região, conhecida como cinturão de Kuiper, contém os restos de um disco primordial de corpos gelados que sobraram da formação do sistema solar. Muitos desses fósseis cósmicos permanecem praticamente inalterados desde que se formaram há bilhões de anos. Estudá-los fornece uma janela para os primeiros dias do sistema solar.
A maioria dos habitantes originais do cinturão de Kuiper não está mais lá. Muitos foram lançados no espaço interestelar quando o sistema solar tomou forma. Outros foram eventualmente enviados para o sistema solar interno, tornando-se cometas. Ocasionalmente, seus novos caminhos cruzaram a órbita da Terra.
Os cientistas acham que impactos de cometas antigos liberaram pelo menos parte da água da Terra, mas não têm certeza de quanto. Um censo do gelo de água em corpos no sistema solar externo pode oferecer pistas valiosas.
Levantando véus de poeira
Embora seja um pouco contra-intuitivo, nossa galáxia, a Via Láctea, pode ser uma das galáxias mais difíceis de estudar. Quando olhamos através do plano da Via Láctea, muitos objetos são ocultados por nuvens de poeira e gás que vagueiam entre as estrelas.
A poeira se espalha e absorve a luz visível porque as partículas são do mesmo tamanho ou até maiores do que o comprimento de onda da luz. Como a luz infravermelha viaja em ondas mais longas, ela pode passar mais facilmente por nuvens de poeira.
Ver o espaço na luz infravermelha permite aos astrônomos perfurar regiões nebulosas, revelando coisas que eles não seriam capazes de ver de outra forma. Com o novo filtro de Roman, o observatório agora será capaz de espiar através de nuvens de poeira até três vezes mais espessas do que poderia como originalmente projetado, o que nos ajudará a estudar a estrutura da Via Láctea.
A missão irá detectar estrelas que se encontram dentro e além do centro da nossa galáxia, que está densamente repleto de estrelas e detritos. Ao estimar a distância que as estrelas estão, os cientistas serão capazes de reunir uma imagem melhor de nossa galáxia.
A visão expandida de Roman também nos ajudará a aprender ainda mais sobre anãs marrons – objetos que não são massivos o suficiente para sofrer fusão nuclear em seus núcleos como estrelas. A missão encontrará essas “estrelas que falharam” perto do coração da galáxia, onde eventos catastróficos como supernovas ocorrem com mais frequência.
Os astrônomos acham que esta localização pode afetar a forma como as estrelas e os planetas se formam, uma vez que estrelas em explosão semeiam seus arredores com novos elementos quando morrem. Usando o novo filtro, a missão será capaz de caracterizar as anãs marrons investigando sua composição. Isso poderia nos ajudar a identificar diferenças entre objetos próximos ao coração da galáxia e nos braços espirais.
Olhando para a extensão do espaço
Se quisermos ver os objetos mais distantes do espaço, precisamos de um telescópio infravermelho. Conforme a luz viaja através do universo em expansão, ela se estende em comprimentos de onda mais longos. Quanto mais tempo ele viaja antes de chegar até nós, mais estendidos seus comprimentos de onda se tornam. A luz ultravioleta se estende até os comprimentos de onda da luz visível e, em seguida, a luz visível se estende até o infravermelho.
Ao estender a visão de Roman ainda mais para o infravermelho, a missão será capaz de ver quando o universo tinha menos de 300 milhões de anos, ou cerca de 2% de sua idade atual de 13,8 bilhões de anos. Explorar essas regiões distantes do espaço pode nos ajudar a entender quando as estrelas e galáxias começaram a se formar.
A origem das galáxias ainda é um mistério porque os primeiros objetos que se formaram são extremamente tênues e se espalham esparsamente pelo céu. O novo filtro de Roman, juntamente com o amplo campo de visão do telescópio e sua câmera sensível, poderia nos ajudar a encontrar galáxias de primeira geração suficientes para entender a população como um todo. Em seguida, os astrônomos podem selecionar alvos principais para missões como o Telescópio Espacial James Webb para ampliar para observações de acompanhamento mais detalhadas.
O novo filtro também pode fornecer outra maneira de definir a constante de Hubble, um número que descreve a velocidade com que o universo está se expandindo. Recentemente, gerou um debate entre os astrônomos porque resultados diferentes surgiram com medições diferentes.
Os astrônomos costumam usar um certo tipo de estrela chamado de variáveis Cefeidas para ajudar a determinar a taxa de expansão. Essas estrelas brilham e escurecem periodicamente e, no início do século XX, a astrônoma americana Henrietta Leavitt percebeu uma relação entre a luminosidade de uma cefeida – ou seja, seu brilho intrínseco médio – e a duração do ciclo.
Quando os astrônomos detectam cefeidas em galáxias remotas, eles podem determinar distâncias precisas comparando o brilho real e intrínseco das estrelas com seu brilho aparente da Terra. Então, os astrônomos podem medir a velocidade com que o universo está se expandindo observando a velocidade com que galáxias em diferentes distâncias estão se afastando.
Outro tipo de estrela, chamado de variáveis RR Lyrae, tem uma relação semelhante entre seu brilho real e a quantidade de tempo que leva para clarear, escurecer e clarear novamente. Eles são mais fracos do que as Cefeidas, e sua relação período-luminosidade não pode ser facilmente determinada na maioria dos comprimentos de onda da luz, mas Roman será capaz de estudá-los usando seu novo filtro. Observar as estrelas RR Lyrae e Cepheid em luz infravermelha para determinar distâncias a outras galáxias pode ajudar a esclarecer discrepâncias recentemente reveladas em nossas medições da taxa de expansão do universo.
“Aprimorar a visão de Roman ainda mais no infravermelho fornece aos astrônomos uma nova ferramenta poderosa para explorar nosso universo”, disse McEnery. “Usando o novo filtro, faremos descobertas em uma vasta área, de galáxias distantes até nossa vizinhança local.”
O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman é gerenciado no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, com a participação do Jet Propulsion Laboratory da NASA e Caltech / IPAC no sul da Califórnia, o Space Telescope Science Institute em Baltimore, e uma equipe científica composta por cientistas de vários instituições de pesquisa. Os principais parceiros industriais são Ball Aerospace and Technologies Corporation em Boulder, Colorado, L3Harris Technologies em Melbourne, Flórida, e Teledyne Scientific & Imaging em Thousand Oaks, Califórnia.
Publicado em 05/03/2021 15h02
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