O Telescópio Espacial Roman Nancy Grace da NASA, agora em construção, testará novas tecnologias para a caça ao planeta no espaço.
A missão visa fotografar mundos e discos empoeirados em torno de estrelas próximas com detalhes até mil vezes melhores do que o possível com outros observatórios.
Roman usará seu instrumento Coronógrafo – um sistema de máscaras, prismas, detectores e até espelhos autoflexíveis construídos para bloquear o brilho de estrelas distantes e revelar os planetas em órbita ao seu redor – para demonstrar que as tecnologias de imagem direta podem ter um desempenho ainda melhor no espaço do que eles têm com telescópios terrestres.
“Seremos capazes de imaginar mundos em luz visível usando o Coronógrafo Roman”, disse Rob Zellem, astrônomo do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA no sul da Califórnia, que está co-liderando o plano de calibração de observação para o instrumento. O JPL está construindo o Instrumento Coronógrafo do Roman. “Fazer isso do espaço nos ajudará a ver planetas menores, mais velhos e mais frios do que a imagem direta geralmente revela, trazendo-nos um salto gigantesco para a imagem de planetas como a Terra”.
Uma casa longe de casa
Os exoplanetas – planetas além do nosso sistema solar – são tão distantes e fracos em relação às estrelas hospedeiras que são praticamente invisíveis, mesmo para telescópios poderosos. É por isso que quase todos os mundos descobertos até agora foram encontrados indiretamente através dos efeitos que eles têm em suas estrelas hospedeiras. No entanto, avanços recentes na tecnologia permitem que os astrônomos realmente tirem imagens da luz refletida dos próprios planetas.
Analisar as cores das atmosferas planetárias ajuda os astrônomos a descobrir do que são feitas as atmosferas. Isso, por sua vez, pode oferecer pistas sobre os processos que ocorrem nos mundos imagéticos que podem afetar sua habitabilidade. Como os seres vivos modificam seu ambiente de maneiras que podemos detectar, como produzindo oxigênio ou metano, os cientistas esperam que essa pesquisa abra caminho para futuras missões que possam revelar sinais de vida.
Se o Instrumento Coronógrafo de Roman concluir com sucesso sua fase de demonstração de tecnologia, seu modo de polarimetria permitirá que os astrônomos visualizem os discos ao redor das estrelas em luz polarizada, familiar para muitos como o brilho refletido bloqueado por óculos de sol polarizados. Os astrônomos usarão imagens polarizadas para estudar os grãos de poeira que compõem os discos ao redor das estrelas, incluindo seus tamanhos, formas e possivelmente propriedades minerais. Roman pode até ser capaz de revelar estruturas nos discos, como lacunas criadas por planetas invisíveis. Essas medições complementarão os dados existentes, sondando discos de poeira mais fracos que orbitam mais perto de suas estrelas hospedeiras do que outros telescópios podem ver.
Preenchendo a lacuna
Os atuais esforços de imagem direta estão limitados a planetas enormes e brilhantes. Esses mundos são tipicamente super-Júpiters com menos de 100 milhões de anos – tão jovens que brilham intensamente graças ao calor que sobrou de sua formação, o que os torna detectáveis na luz infravermelha. Eles também tendem a estar muito longe de suas estrelas hospedeiras porque é mais fácil bloquear a luz da estrela e ver planetas em órbitas mais distantes. O Coronógrafo Roman poderia complementar as observações infravermelhas de outros telescópios, fotografando jovens super-Júpiteres na luz visível pela primeira vez, de acordo com um estudo realizado por uma equipe de cientistas.
Mas os astrônomos também gostariam de obter imagens diretas de planetas semelhantes ao nosso um dia – planetas rochosos do tamanho da Terra orbitando estrelas semelhantes ao Sol dentro de suas zonas habitáveis, a faixa de distâncias orbitais em que as temperaturas permitem que a água líquida exista na superfície de um planeta. . Para fazer isso, os astrônomos precisam ser capazes de ver planetas menores, mais frios e mais escuros orbitando muito mais perto de suas estrelas hospedeiras do que os telescópios atuais. Ao fotografar mundos em luz visível, Roman poderá visualizar planetas maduros com idades de até vários bilhões de anos – algo que nunca foi feito antes.
“Para criar imagens de planetas semelhantes à Terra, precisaremos de um desempenho 10.000 vezes melhor do que os instrumentos atuais fornecem”, disse Vanessa Bailey, astrônoma do JPL e tecnóloga de instrumentos do Coronógrafo Roman. “O Instrumento Coronógrafo terá um desempenho várias centenas de vezes melhor do que os instrumentos atuais, então poderemos ver planetas semelhantes a Júpiter que são mais de 100 milhões de vezes mais fracos do que suas estrelas hospedeiras.”
Uma equipe de cientistas recentemente simulou um alvo promissor para a imagem de Roman, chamado Upsilon Andromedae d. “Este exoplaneta gigante gasoso é um pouco maior que Júpiter, orbita dentro da zona habitável de uma estrela semelhante ao Sol e está relativamente perto da Terra – a apenas 44 anos-luz de distância?, disse Prabal Saxena, cientista assistente de pesquisa da Universidade de Maryland. College Park e Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e o principal autor de um artigo descrevendo os resultados. “O que é realmente empolgante é que Roman pode nos ajudar a explorar neblinas e nuvens na atmosfera de Upsilon Andromedae d e pode até atuar como um termômetro planetário, colocando restrições na temperatura interna do planeta!”
Abrindo uma nova fronteira
O Coronagraph Instrument conterá vários componentes de última geração que nunca voaram a bordo de um observatório espacial antes. Por exemplo, ele usará máscaras coronográficas especialmente projetadas para bloquear o brilho das estrelas hospedeiras, mas permitir que a luz de planetas em órbita mais escuros seja filtrada. Essas máscaras têm formas inovadoras e complexas que bloqueiam a luz das estrelas de forma mais eficaz do que as máscaras tradicionais.
O Coronógrafo Roman também será equipado com espelhos deformáveis, que ajudam a neutralizar pequenas imperfeições que reduzem a qualidade da imagem. Esses espelhos especiais medem e subtraem a luz das estrelas em tempo real, e os técnicos em terra também podem enviar comandos para a espaçonave para ajustá-los. Isso ajudará a neutralizar efeitos como mudanças de temperatura, que podem alterar ligeiramente a forma da óptica.
Usando essa tecnologia, Roman observará planetas tão fracos que detectores especiais contarão fótons individuais de luz à medida que chegam, com segundos ou até minutos de intervalo. Nenhum outro observatório fez esse tipo de imagem em luz visível antes, fornecendo um passo vital para descobrir planetas habitáveis e possivelmente aprender se estamos sozinhos no universo.
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 a Ball Aerospace and Technologies Corporation em Boulder, Colorado; L3Harris Technologies em Melbourne, Flórida; e Teledyne Scientific & Imaging em Thousand Oaks, Califórnia.
Publicado em 01/03/2022 22h41
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