Resumo:
O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA está prestes a ser lançado. Este telescópio observará o universo de uma forma completamente nova: ao mesmo tempo que mantém a clareza de imagem ao nível do Telescópio Espacial Hubble, terá um campo de visão muito maior, ajudando os cientistas a estudar a energia escura, a matéria escura, galáxias distantes, estrelas moribundas e planetas escondidos no brilho de outras estrelas.
O Telescópio Espacial Romano está a apenas um dia do lançamento. Como a próxima missão astrofísica emblemática lançada pela NASA depois do Telescópio Espacial James Webb, tornar-se-á um dos primeiros telescópios espaciais capazes de pesquisar o Universo em grande escala e com elevada eficiência. A NASA espera que o Telescópio Romano comece as observações científicas em janeiro de 2027.
Vários professores e estudantes da Universidade do Arizona viajarão para Cabo Canaveral, Flórida, para participar do lançamento desta importante missão. Em 24 de agosto de 2026, o Telescópio Espacial Romano completou a embalagem da carenagem e será então acoplado ao foguete Falcon Heavy.
O Telescópio Espacial James Webb é usado principalmente para observar profundamente uma área relativamente pequena do universo, enquanto a vantagem notável do Telescópio Espacial Romano é sua ampla cobertura. Ambos os telescópios são capazes de observar luz infravermelha, pelo que os astrónomos podem combinar as suas observações para obter uma imagem mais completa do Universo que seria difícil de obter apenas com qualquer um dos telescópios.
O espelho principal do Telescópio Romano tem cerca de 2,4 metros de diâmetro, que é o mesmo tamanho do espelho principal do Telescópio Espacial Hubble. No entanto, Lohmann carregará um instrumento que ampliará significativamente o leque de observações. Seu instrumento de campo amplo é capaz de capturar aproximadamente 100 vezes a área do céu que a câmera do Hubble, mantendo uma sensibilidade semelhante à do Hubble.
O Telescópio Espacial Hubble está em operação há mais de 30 anos e observou aproximadamente 0,1% do céu noturno. Em contraste, espera-se que o telescópio Lohmann cubra todo o céu com o mesmo nível de resolução. Um campo de visão tão amplo o tornará particularmente bom na localização de objetos raros, incluindo estrelas moribundas, planetas recém-formados e aglomerados gigantes de galáxias.
Pesquisadores da Universidade do Arizona estarão envolvidos na análise desses dados observacionais e na busca por novas descobertas científicas.
A matéria escura e a energia escura são os principais alvos de investigação do Telescópio Romano e são também os dois mistérios mais profundos da cosmologia moderna. A própria matéria escura não emite luz, mas sua gravidade afeta as galáxias e outras estruturas do universo. A energia escura é o que os cientistas chamam de influência misteriosa que parece estar acelerando a expansão do universo. A matéria escura e a energia escura juntas constituem quase todos os ingredientes do universo.
A NASA selecionou o Laboratório de Cosmologia do Arizona, na Universidade do Arizona, para apoiar dois estudos que visam revelar a natureza da matéria escura e da energia escura. Um envolve a equipe científica de campo amplo e o outro é responsável pela construção da infraestrutura do projeto.
Elizabeth Krauser, professora de astronomia e física na Universidade do Arizona, lidera a equipe científica de campo amplo "Pesquisa de Lentes Gravitacionais Cinemáticas Usando o Telescópio Espacial Romano". A equipe recebeu US$ 2 milhões em financiamento para desenvolver um método de medição cosmológica chamado “lente gravitacional cinemática”.
Os investigadores planeiam combinar as imagens obtidas por Roman com dados espectrais para medir a matéria escura e a energia escura com mais precisão do que nunca.
Outra equipe da Universidade do Arizona também será responsável pela construção da infraestrutura do projeto de colaboração multiinstitucional "Maximizando os resultados da ciência cosmológica usando o Lohmann High-latitude Imaging Survey". Tim Eifler, professor de astronomia e física, lidera o grupo de trabalho responsável pela interpretação dos dados da cosmologia romana.
O Telescópio Romano detectará galáxias mais próximas da Terra, bem como galáxias extremamente distantes. Os astrónomos irão localizar estas galáxias e medir as suas propriedades, criando um enorme catálogo de galáxias. Os pesquisadores usarão então modelos de computador para traduzir esses catálogos em informações sobre as leis físicas fundamentais do universo.
Concluir este trabalho requer um poder computacional significativo. O programa Lohmann da NASA destinou US$ 800 mil ao Laboratório Eifler para a compra de recursos computacionais. Esses recursos farão parte de um novo sistema de computação de alto desempenho em escala universitária que deverá estar em funcionamento neste outono. O laboratório de Eifler também receberá US$ 2,4 milhões nos próximos cinco anos para conduzir pesquisas relacionadas.
Eifler disse que esta infraestrutura ajudará os pesquisadores a completar a conversão de catálogos de galáxias para explicações cosmológicas, permitindo-lhes determinar o conteúdo da energia escura e da matéria escura no universo. Ele também atua como copresidente do Grupo de Cosmologia, que reúne mais de 1.000 cientistas de todo o mundo. Eifler disse que ser capaz de organizar a comunidade global de pesquisa científica para colaborar em torno deste objetivo científico é um “trabalho dos sonhos”.
O Telescópio Espacial Romano não só desenhará mapas em grande escala do universo, mas também testará novos métodos de fotografar diretamente exoplanetas. O coronógrafo que carrega usará escudos de luz, prismas, detectores, filtros e espelhos autoajustáveis para suprimir a luz extremamente intensa da estrela.
Quando a luz brilhante da estrela é enfraquecida, os astrónomos têm a oportunidade de observar planetas muito mais ténues e discos de poeira em órbita da estrela.
Atualmente, a maioria dos exoplanetas descobertos pelos humanos dependem de métodos indiretos para confirmação. Por exemplo, os cientistas podem medir as pequenas quedas na luz das estrelas causadas pelos planetas que passam na frente das estrelas. O coronógrafo de Roman adotará uma abordagem diferente, tentando revelar diretamente o próprio planeta.
Espera-se que este instrumento seja capaz de detectar planetas que são 100 milhões de vezes mais escuros que as suas estrelas hospedeiras. Comparado com os coronógrafos espaciais existentes, o seu desempenho será melhorado cerca de 100 a 1.000 vezes.
Skyler Wolf, professor associado de pesquisa em astronomia e que lidera o grupo de trabalho de planejamento de observação do coronógrafo, disse que a tecnologia fornecerá validação crítica para futuros observatórios mundiais habitáveis. O Observatório do Mundo Habitável é um projeto de telescópio projetado especificamente para procurar sinais de possível vida em outros sistemas estelares.
Vários investigadores da Universidade do Arizona participaram no desenvolvimento do coronógrafo romano e participarão em observações futuras, incluindo o Diretor do Laboratório Lunar e Planetário, Mark Marley, o Professor Associado de Astronomia Euan S. Douglas, a Professora Assistente de Investigação do Observatório Steward, Lamia Anche, e o Assistente de Investigação de Pós-Doutorado em Astronomia, Justin Holm.
Maley trabalhará com o professor associado do Laboratório Lunar e Planetário, Ty Robinson, e com a pesquisadora de pós-doutorado Zara Brown, para usar dados do coronógrafo para estudar as atmosferas de objetos fora do nosso sistema solar.
Brown tem construído modelos climáticos e espectrais dos planetas gigantes autoluminosos. Estes planetas são frequentemente muito jovens e extremamente quentes, produzindo a sua própria luz infravermelha térmica. Seu modelo pode prever a temperatura atmosférica de um planeta, a composição química, as condições das nuvens e o espectro infravermelho que cada planeta provavelmente emitirá.
Estas previsões são importantes porque muitos destes objetos nunca foram estudados nestes comprimentos de onda antes. Brown disse que os espectros previstos são críticos para o planejamento da observação. O coronógrafo romano enfrenta alvos extremamente ténues e de alto contraste, pelo que a equipa de investigação deve organizar tempo de observação suficiente para garantir que os alvos candidatos possam ser detectados, sem ocupar excessivamente os limitados recursos de observação da missão.
A equipe de Anche está estudando a estrutura de sistemas exoplanetários. Holm é responsável por encontrar as estrelas mais adequadas para calibrar o coronógrafo e também por liderar projetos preliminares de observação usando telescópios terrestres para fornecer suporte para futuros alvos de confirmação da missão romana.
O Telescópio Espacial Romano deverá iniciar a operação científica em janeiro de 2027, quando os dados de observação obtidos estarão abertos à comunidade científica global. A Universidade do Arizona será responsável por nove projetos de pesquisa de dados romanos aprovados pela NASA, com mais de US$ 2 milhões em financiamento relacionado.
O escopo de pesquisa desses projetos inclui não apenas energia escura e exoplanetas, mas também tópicos como buracos negros supermassivos, lentes gravitacionais, formação de galáxias, processos de reionização e poeira cósmica.
Com detalhes de imagem semelhantes aos do Telescópio Espacial Hubble e um campo de visão muito além do Hubble, o Telescópio Espacial Romano ajudará os cientistas a descobrir objetos celestes que outros telescópios tendem a não perceber, e revelará ainda mais como essas descobertas se enquadram no quadro mais amplo da evolução do universo.
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