A NASA disse que o planejado telescópio espacial "Nancy Grace Roman" deverá descobrir cerca de 100.000 exoplanetas a mais na base existente, reescrevendo assim a compreensão da humanidade sobre a distribuição e evolução dos planetas na Via Láctea. Atualmente, com a ajuda da NASA e de outros projetos de observação, os humanos confirmaram cerca de 6.300 exoplanetas, e o telescópio “romano” realizará pesquisas do céu em grande escala em áreas da Via Láctea que raramente foram cobertas antes, expandindo significativamente esta “lista de planetas interestelares”.
A equipe de pesquisa científica apontou que a maioria das descobertas de exoplanetas no passado se concentraram perto de estrelas na "vizinhança local" da Via Láctea, a alguns milhares de anos-luz da Terra, e "Roman" irá focar mais longe, concentrando-se na observação da densa "região do bojo central" no centro da Via Láctea, e estendendo-se até a borda externa do lado mais distante do disco da Via Láctea. Elisa Quintana, pesquisadora do Goddard Space Flight Center da NASA responsável pelos preparativos para as observações do trânsito de exoplanetas da missão romana, disse: “Existem diversos ambientes na Via Láctea, mas apenas a nossa pequena área foi sistematicamente explorada”. "Roman" será o primeiro a comparar sistematicamente a formação e distribuição de planetas em diferentes ambientes, numa escala que abrange múltiplos "nichos galácticos".
De acordo com o plano da missão, “Roman” continuará a procurar pistas sobre os planetas, monitorizando continuamente as mudanças no brilho de milhões de estrelas. Algumas das observações baseiam-se no “método de trânsito” – quando um planeta passa em frente da sua estrela-mãe, causará uma diminuição muito fraca e temporária no brilho da estrela; outra parte depende do efeito de "microlente gravitacional" - a gravidade da estrela em primeiro plano e do seu planeta amplificará temporariamente a luz da estrela de fundo mais distante, fazendo-a parecer mais brilhante. Os dois métodos têm sensibilidades diferentes para diferentes tipos de planetas e complementam-se: o método de trânsito é particularmente bom para descobrir planetas em órbita próxima com tamanhos grandes, altas temperaturas e períodos curtos, enquanto a tecnologia de microlentes é mais adequada para encontrar alvos com órbitas mais distantes e estruturas mais próximas de sistemas semelhantes a planetas no sistema solar, e pode detectar corpos celestes tão pequenos como planetas semelhantes à Terra ou até mais pequenos.
A equipe da missão estima que “Roman” deverá descobrir cerca de 100.000 planetas apenas através do método de trânsito; enquanto as observações com microlentes deverão encontrar mais de mil novos mundos adicionais, incluindo planetas localizados na zona habitável da estrela ou além. Esses mundos com temperaturas mais baixas, distantes de sua estrela-mãe, são quase difíceis de detectar por outros métodos, por isso ainda são um dos tipos de planetas mais “vazios” fora do sistema solar. Ao realizar simultaneamente pesquisas de trânsito e de microlentes, espera-se que "Roman" delineie um quadro geral da formação e evolução do planeta à escala galáctica, incluindo áreas que podem ser semelhantes ao ambiente na origem do sistema solar.
A comunidade científica geralmente concorda que as diferenças nos ambientes químicos nas diferentes regiões da Via Láctea podem ter um impacto profundo na formação do planeta. A pesquisa mostra que as estrelas localizadas no disco externo da Via Láctea geralmente contêm menos elementos pesados, enquanto as estrelas no bojo central da Via Láctea são frequentemente mais velhas e ricas em elementos "produtores de estrelas", como silício, oxigênio e magnésio. Os astrônomos referem-se a outros elementos além do hidrogênio e do hélio como "elementos pesados". Estes elementos são sintetizados geração após geração no interior das estrelas e libertados no espaço interestelar através de processos como explosões de supernovas, enriquecendo gradualmente as estrelas e sistemas planetários subsequentes. Estudos confirmaram que quanto maior o conteúdo de elementos pesados em uma estrela, maior a probabilidade de planetas aparecerem ao seu redor, especialmente planetas gigantes são mais comuns. Portanto, se "Roman" puder comparar sistematicamente a relação entre a composição química das estrelas e a abundância de planetas em diferentes regiões da Via Láctea, isso ajudará a responder a uma questão chave - se sistemas planetários semelhantes ao sistema solar são comuns na Via Láctea ou são relativamente raros.
A julgar pela estrutura da Via Láctea, o Sol está atualmente localizado a cerca de 27.000 anos-luz de distância do centro da Galáxia, no meio externo de um braço espiral. Os cientistas especulam que o sistema solar pode ter estado mais próximo do centro da Via Láctea do que está agora, a cerca de 10.000 anos-luz de distância, e depois migrou gradualmente para a sua posição orbital atual durante o longo processo de evolução. Uma evidência importante desta trajetória de migração vem da composição química do Sol: a sua abundância de elementos pesados está mais próxima da das estrelas do disco interno do que das estrelas mais esgotadas do disco externo. Ao observar uma amostra maior de estrelas e sistemas planetários, "Roman" fornecerá mais base estatística para hipóteses semelhantes de "migração orbital".
Além de descobrir planetas, espera-se que Roman forneça dados de ampla área sem precedentes no estudo de atmosferas planetárias e "clima alienígena". Os investigadores esperam que o telescópio não realize análises espectroscópicas aprofundadas das atmosferas de planetas individuais, como o Telescópio Espacial James Webb, mas, em vez disso, mapeie uma "base de dados atmosférica e climática" em vários tipos de planetas, contando as mudanças na radiação infravermelha e no brilho de milhares de planetas em trânsito. As suas capacidades de observação infravermelha são particularmente sensíveis aos "Júpiteres quentes" - estes planetas são semelhantes em tamanho a Júpiter e têm um diâmetro cerca de 11 vezes o da Terra. No entanto, as suas órbitas são extremamente próximas, os seus períodos são de apenas alguns dias e as suas temperaturas superficiais são extremamente altas, pelo que emitem radiação significativa na banda infravermelha. Quando um Júpiter quente oculta ou passa atrás de uma estrela, o brilho total do sistema sofrerá um trânsito principal e uma menor mudança de luz no "trânsito secundário". Ao analisar a profundidade do trânsito secundário e as mudanças de brilho do planeta em diferentes posições da sua órbita, os cientistas podem inferir informações como a diferença de temperatura entre os lados diurno e noturno do planeta e o deslocamento da área mais quente em relação à linha central do planeta, inferindo assim a sua circulação atmosférica e características de transporte de calor.
Em termos de processamento de dados, a equipe “Roman” iniciou antecipadamente observações simuladas e treinamento de algoritmos. Os pesquisadores estão construindo dados sintéticos, incorporando sinais planetários simulados e usando métodos como aprendizado de máquina para treinar programas de triagem automatizados para distinguir sinais reais de falsos positivos em eventos de trânsito e microlentes. Estes preparativos preliminares destinam-se a garantir que, uma vez colocado o telescópio em operação científica, pesquisas planetárias fiáveis e análises estatísticas possam ser rapidamente realizadas quando o fluxo massivo de dados começar. É importante notar que todos os dados coletados por "Roman" serão abertos ao mundo, e tanto astrônomos profissionais quanto entusiastas da astronomia pública poderão participar da descoberta e pesquisa de novos planetas.
Os cientistas da NASA geralmente esperam que a influência de "Roman" no campo dos exoplanetas seja comparável ou até mesmo supere a do telescópio espacial "Kepler" há mais de dez anos. Naquela época, "Kepler", através do monitoramento de longo prazo e de alta precisão de cerca de 100.000 estrelas, provou estatisticamente pela primeira vez que "os planetas são mais comuns que as estrelas", mudando completamente a compreensão da humanidade sobre a distribuição geral dos planetas na Via Láctea. O plano de pesquisa no domínio do tempo do bojo galáctico "romano" observará cerca de 100 milhões de estrelas, cobrindo um grande número de áreas que raramente foram pesquisadas sistematicamente antes, e espera-se que forme um conjunto básico de dados de grande amostra, estabelecendo uma referência para o estudo de exoplanetas e evolução galáctica nas próximas décadas. Como disse Jorge Martínez-Palomera, astrônomo da NASA Goddard que participou dos preparativos para a missão, este levantamento do céu “mais uma vez remodelará nossa compreensão de outros mundos e do lugar da humanidade no universo”.