Novo telescópio espacial da Nasa vai abordar alguns dos maiores mistérios do Universo

A Nasa vai lançar em breve um observatório espacial que poderá ajudar a desvendar alguns dos maiores mistérios da astronomia moderna. O telescópio espacial Nancy Grace Roman estudará como o Universo surgiu, de que é composto e como evoluiu ao longo do tempo.

O observatório leva o nome da primeira chefe de astronomia da Nasa e sua primeira executiva mulher. Nancy Grace Roman, que morreu em 2018 aos 93 anos, fez importantes contribuições para nossa compreensão sobre as estrelas e desempenhou um papel crucial na definição do programa de astronomia espacial da Nasa.

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O telescópio está passando pelos preparativos finais antes do lançamento, previsto para ocorrer no Centro Espacial Kennedy, na Flórida, no final de agosto. O projeto está oito meses adiantado em relação ao cronograma original e dentro do orçamento — um feito raro para uma missão da Nasa.

Diferentemente do telescópio espacial James Webb, projetado para observar objetos individuais com detalhes extraordinários, o Roman foi construído para mapear o céu em grande escala. Ele abrangerá vastas áreas do Cosmos, permitindo que os astrônomos construam uma visão muito mais ampla do Universo e de como ele se transforma.

O Roman tem uma história incomum. Ele começou sua vida como um satélite espião "sobressalente", doado à Nasa pela agência governamental dos EUA responsável pela coleta de inteligência espacial.

O Roman carrega dois instrumentos principais, adicionados pela Nasa. Eles são o instrumento de campo amplo e o coronógrafo. O instrumento de campo amplo detectará a luz infravermelha proveniente do Universo. A luz infravermelha tem comprimentos de onda ligeiramente maiores do que os da luz visível. Isso permite que o instrumento veja através da poeira cósmica e observe mais profundamente o Cosmos.

Seu campo de visão — a extensão do céu que ele observa quando apontado em uma determinada direção — é cerca de 100 vezes maior do que o da câmera infravermelha do telescópio espacial Hubble, mas com nitidez semelhante. As capacidades do instrumento de campo amplo também significam que ele pode mapear o Cosmos cerca de 1.000 vezes mais rápido que o Hubble. Observações que levariam séculos para o Hubble realizar podem ser concluídas pelo Roman em uma fração deste tempo.

O coronógrafo, por sua vez, foi projetado para bloquear o brilho ofuscante das estrelas próximas. A ideia é um pouco como colocar a mão na frente do Sol para facilitar a visualização de algo fraco ao lado dele.

Ao suprimir a luz das estrelas, o coronógrafo permitirá que os astrônomos testem métodos para obter imagens diretas de planetas de brilho tênue e discos de poeira e gás ao redor de outras estrelas.

Ao longo de sua missão, o Roman deve detectar bilhões de galáxias e dezenas de bilhões de estrelas. A combinação de escala e precisão é o que confere poder ao telescópio. Ele observará uma área do céu suficiente para revelar amplos padrões cósmicos, ao mesmo tempo em que fará medições de galáxias e estrelas com precisão suficiente para detectar efeitos pequenos, mas importantes.

Evolução cósmica

A cosmologia moderna — o estudo de como o Universo se originou e evoluiu — baseia-se em um modelo notavelmente bem-sucedido. De acordo com esse modelo do Universo, a matéria comum — o material que compõe estrelas, planetas e seres humanos — representa apenas uma pequena fração de tudo o que existe lá fora. O restante do Cosmos é composto por dois componentes invisíveis e misteriosos.

O primeiro é a matéria escura, que compõe cerca de 25% do Universo. Essa forma de matéria não reflete nem absorve luz, mas sua atração gravitacional ajuda a manter as galáxias unidas. A missão poderá ajudar a esclarecer a natureza da matéria escura, acompanhando como ela moldou a formação das galáxias ao longo de diferentes épocas da história cósmica.

O segundo componente invisível é a energia escura, que compõe cerca de 70% do Universo. Sua natureza exata permanece desconhecida, mas a energia escura está fazendo com que a expansão do Universo acelere. Durante décadas, os astrônomos presumiram que ela fosse constante, ou uniforme. Mas resultados recentes de estudos sugerem que a energia escura pode estar mudando com o tempo. O Roman colocará essas ideias conflitantes à prova.

Se a energia escura for constante, isso aponta para um Universo que continua se expandindo para sempre. Mas se a energia escura mudar, isso poderia indicar uma nova física além de nossas teorias atuais.

O Roman também poderá ajudar a resolver um enigma de longa data: por que observamos o Universo em um momento em que as densidades da matéria e da energia escura são aproximadamente comparáveis. No início do Universo, a matéria dominava.

Num futuro distante, espera-se que a energia escura domine completamente. A era atual parece ser uma transição entre as duas — um intervalo cósmico que dura bilhões de anos, mas que é breve na escala de tempo do Universo.

Isso poderia ser uma simples coincidência ou uma pista para novos insights sobre o Cosmos. Por exemplo, pode ser que a energia escura esteja mudando com o tempo, que a gravidade se comporte de maneira diferente em escalas cósmicas ou que algum ingrediente esteja faltando em nosso modelo do Universo. Distinguir entre esses cenários exige observações ao longo de enormes intervalos de tempo cósmico — exatamente o tipo de dados que o Roman fornecerá.

Além da Cosmologia

A ciência do Roman vai muito além da energia escura. Ele realizará o maior levantamento já feito de planetas além do nosso Sistema Solar, detectando milhares de novos mundos por meio de uma técnica chamada microlente gravitacional.

O microlente gravitacional ocorre quando a gravidade de uma estrela em primeiro plano desvia e amplia brevemente a luz de uma estrela mais distante no fundo — agindo como uma lente de aumento natural que passa entre nós e um objeto distante. Se a estrela em primeiro plano tiver um planeta, esse planeta pode causar um pequeno aumento de brilho no sinal, revelando sua presença.

Muitos desses exoplanetas seriam difíceis de detectar com as duas técnicas mais utilizadas para descobrir exoplanetas — os métodos de trânsito e de velocidade radial. Usando a microlente, o Roman poderia encontrar planetas em órbitas amplas, planetas de baixa massa e até mundos que vagam livres pelo Universo, não ligados a nenhuma estrela.

O Roman também faz parte de uma nova era da astronomia de levantamento. Suas capacidades de campo amplo o colocam ao lado de outras missões importantes. A missão espacial Euclid da Agência Espacial Europeia (ESA) está mapeando bilhões de galáxias para estudar a matéria escura e a energia escura. Já o Observatório Vera C. Rubin, construído no topo de uma montanha no Chile, está fazendo varreduras repetidas do céu do Hemisfério Sul.

Juntos, esses observatórios ajudarão os astrônomos a mapear o Universo em diferentes comprimentos de onda, distâncias e escalas de tempo.

O Roman também trabalhará em conjunto com o telescópio espacial James Webb, identificando padrões em grande escala e objetos incomuns em todo o céu, que o Webb poderá então estudar em detalhes. Essa combinação de amplitude e profundidade é cada vez mais importante na astronomia moderna.

Mas o maior impacto do Roman pode vir do inesperado. Com observações repetidas de grandes áreas do céu, ele potencialmente detectará eventos raros e fenômenos até agora desconhecidos. Para os astrônomos, esse é um dos aspectos mais empolgantes da missão.

Ao mapear o Universo com detalhes sem precedentes, o telescópio Roman proporcionará um teste poderoso de nosso entendimento atual da Cosmologia — e poderá apontar o caminho para uma nova física.

Noelia Noël não presta consultoria, trabalha, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico.