Artigo traduzido de Space.com. Autor: Calla Cofield.
A caçada começou! A NASA começou uma busca para selecionar seu próximo grande instrumento para estudar o cosmos.
Observatórios, como o Telescópio Espacial Hubble, revolucionaram a visão humana do cosmos. E futuros projetos, como o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e a missão WFIRST-AFTA – que a agência pretende lançar em 2018 e meados dos anos 2020, respectivamente – prometem fazer grandes descobertas por conta própria.
Mas o que vai acontecer depois disso? Que tipo de telescópio espacial a NASA pretendem construir algumas décadas a partir de agora? A imagem está ficando um pouco mais clara: no início deste mês, a agência espacial anunciou que está formando quatro grupos de trabalho para investigar possíveis conceitos para uma missão espacial em larga escala que, provavelmente, será lançada na década de 2030.
Um dos quatro conceitos da missão está focado na imagiologia direta das superfícies de exoplanetas, potencialmente para procurar sinais de vida. Os outros três conceitos são para os telescópios espaciais construídos para detectar comprimentos de onda específicos de luz: faixas ultravioleta/ótico/infravermelho próximo, semelhante ao que Hubble vê, luz de raios-X e luz infravermelho distante. A agência espacial está aceitando inscrições de cientistas para se juntar a um dos quatro grupos. Paul Hertz, diretor da divisão de astrofísica da NASA, fez uma palestra na Câmara Municipal na 227ª reunião da American Astronomical Society, na Flórida, no início deste mês, no qual ele anunciou a formação dos grupos e estendeu uma chamada para as inscrições.
Os grupos vão montar um relatório que vai mostrar que tipo de ciência cada conceito poderia realizar, quais recursos ele teria, quais limitações existem para construí-lo, e como cada telescópio espacial beneficiaria toda a comunidade astronômica. Grande parte da ciência potencial que cada missão poderia realizar foi escrito em pormenores no Roteiro Astrofísico 2013 da NASA: “Missões Duradouras, Desafiando visões: Astrofísicos da NASA nas Próximas Três Décadas”.
Aqui está uma breve descrição de cada um dos quatro conceitos da missão e o que esperam realizar.
A missão do gerador de imagens de exoplanetas habitáveis
Os cientistas indiretamente identificaram cerca de 2 mil planetas fora do sistema solar usando o telescópio espacial Kepler e outros instrumentos. Agora, os cientistas querem uma maneira de olhar diretamente para os exoplanetas que não estão muito longe da Terra. Um telescópio planetário gerador de imagens diretas poderia revelar as atmosferas e as condições da superfície de mundos alienígenas, e iria procurar por sinais de habitabilidade ou mesmo bio-atividade (sim, vida alienígena), de acordo com Bertrand Mennesson, cientista de exoplanetas no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, que está ajudando a liderar a missão do grupo desse conceito.
A chamada missão “HabEx” iria “ajudar a avaliar a prevalência de planetas habitáveis e possivelmente de vida primitiva em nossa galáxia”, disse Mennesson ao Space.com em um email. O HabEx também permitiria que os cientistas olhassem para os ambientes e condições de superfície em todos os tipos de planetas, incluindo gigantes de gelo, gigantes gasosos e planetas rochosos, em torno de vários tipos de estrelas e em vários arranjos de sistemas planetários.
Tal telescópio também capturaria imagens de sistemas planetários jovens nos estágios iniciais de formação, proporcionando uma visão da evolução dos sistemas planetários de toda a galáxia. Imagens diretas de atmosferas de exoplanetas já foram feitas a partir do solo, disse Mennesson.
Telescópio ultravioleta ampliado, ótico e infravermelho (LUVOIR)
O Telescópio Espacial Hubble, com seu espelho primário de 2,4 metros, revolucionou a forma como os seres humanos veem o cosmos. Imagine o que um telescópio espacial com um espelho de 12 metros poderia fazer.
Houve muitas propostas na comunidade astronômica para um telescópio entre 8 e 12 metros que recolhe a luz nos comprimentos de onda ultravioleta, óptico e infravermelho, como o Hubble faz. Uma das propostas mais recentes foi nomeada de “High Definition Space Telescope” (HDST), mas o conceito geral é chamado LUVOIR (Large Ultraviolet Visible Infrared). O JWST, de US$ 8,8 bi, tem um espelho de 6,5 metros e vai coletar a luz principalmente no infravermelho, com alguma capacidade na faixa óptica.
“O LUVOIR poderia estudar a formação de estrelas e planetas em nossa galáxia, mapear a evolução das galáxias, iluminar o nascimento das primeiras estrelas do universo e sondar os ambientes dos buracos negros”, disse Aki Roberge, cientista da NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, que está ajudando a liderar o grupo para esta missão.
Um telescópio LUVOIR também pode ter alguma sobreposição com um instrumento gerador de imagens diretas de exoplanetas tais como HabEx, e seria capaz de caracterizar as atmosferas e as superfícies de uma vasta gama de planetas, identificando potenciais assinaturas de vida. Esses recursos foram discutidos extensivamente em um relatório do HDST publicado em 2015.
“É provável que haja uma maior ênfase na capacidade astrofísica no estudo LUVOIR do que no estudo HabEx, embora ambos estarão olhando firme para as capacidades dos exoplanetas”, disse Roberge ao Space.com em um email. “O LUVOIR pode permitir uma ampla gama de observações de exoplanetas. As duas equipes têm como objetivo colaborar com a ciência e com aspectos técnicos tanto quanto puderem”.
Missão de detecção de raios-X
O universo de raios-X já revelou-se ser um lugar estranho e belo, através de observações (e de cair o queixo imagens) feitas com vários telescópios espaciais, incluindo o Observatório Chandra X-Ray da NASA, o observatório XMM-Newton da Agência Espacial Europeia e a missão NUSTAR da NASA.
Todos esses telescópios têm ajudado os cientistas a estudar uma grande variedade de objetos cósmicos fascinantes, incluindo supernovas (estrelas que explodem), buracos negros (e os discos de matéria que giram em torno deles), galáxias e a misteriosa matéria escura.
Um novo detector de raios-X pode fornecer uma visão sobre como a matéria se comporta em alguns dos ambientes mais extremos dos cosmos, como a região em torno de um buraco negro, dizem os defensores. Poderia fornecer um olhar para o nascimento e crescimento dos primeiros buracos negros supermassivos no universo, e permitiria aos cientistas ver como as galáxias se formaram e evoluíram ao longo do tempo de vida do universo (13,8 bilhões de anos). Este olhar para trás seria também revelam um olhar para a evolução da estrutura maior do universo de acordo com o Roteiro de Astrofísica da NASA e cientistas da NASA que trabalham com o grupo de conceito.
Se a NASA construir o detector de raios-X, a missão proporcionará a mais sensível de todas as missões de raios-X, disseram os cientistas.
Missão de detecção de infravermelho distante
Todas as estrelas no universo irradiam coletivamente uma quantidade incrível de luz visível, mas os cientistas sabem agora que metade da luz estelar é bloqueada por nuvens de poeira, e então irradiadas como luz infravermelha.
“Se você não fizer as coisas no infravermelho, você está perdendo metade da imagem”, disse Kartik Sheth ao Space.com, cientista do programa na Divisão de Astrofísica na sede da NASA.
Com a próxima geração de telescópios espaciais de infravermelho distante, os cientistas poderiam estudar como as estrelas e os planetas se formam ao estudar em detalhe os viveiros onde estes bebês cósmicos nascem. Observações em infravermelho também são especialmente boas para identificar as substâncias químicas presentes em objetos cósmicos distantes. Isto poderia significar a procura de água na sistemas planetários recém formados.
A grande maioria dos elementos no universo são feitos pelas estrelas (o que significa que “nós somos feitos de poeira de estrela”, como disse o falecido astrônomo Carl Sagan). A próxima geração de telescópios de infravermelho distante poderia estudar estrelas em várias fases do seu ciclo de vida para revelar quando e onde os diferentes elementos são feitos. Efetivamente, este instrumento deverá fornecer aos cientistas uma lista de ingredientes de muitos objetos cósmicos, dizem os defensores.
O conceito da missão de infravermelho distante seria olhar para uma gama de comprimentos de onda que se situam entre o que será observado pelo JWST e o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), no Chile. Esta gama específica de luz fica distorcida pela atmosfera da Terra, o que significa que os cientistas devem colocar um telescópio infravermelho no espaço para capturá-la corretamente. Os instrumentos do Telescópio Espacial Spitzer da NASA que capturaram luz na faixa do infravermelho distante foram desligados (embora alguns instrumentos de comprimento de ondas mais curtas ainda estão operacionais). Depois da aposentadoria do Spitzer, não haverá observatórios espaciais que estudem a gama de comprimentos de onda do infravermelho distante. O único outro observatório operando nesta faixa de comprimento de onda é o Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha (SOFIA) da NASA, uma aeronave 747 modificada que pode voar a altitudes onde a atmosfera da Terra é significativamente mais fina. É atualmente o maior observatório transportado por via aérea do mundo.
“O infravermelho distante não teve uma missão espacial como o Hubble ou o Chandra, que operaram continuamente por um longo tempo”, disse Sheth.
Qual missão será selecionada?
A NASA investe em missões de vários tamanhos, como o Fermi Gamma Ray Telescope, ou o Wide Field Infrared Survey Explorer (WISE). Mas os quatro conceitos da missão sendo revisados pelos grupos de trabalho recém-anunciados serão missões em grande escala que seguem os passos do Hubble, JWST e WFIRST-AFTA (cujo nome é a abreviação de Wide Field Infrared Survey Telescope-Astrophysics Focused Telescope Assets). Missões deste tamanho levam décadas para serem concluídas, é por isso que a NASA está começando o processo agora, embora estas missões podem não começar a operar até meados de 2030 ou 2040, disse Hertz.
A decisão sobre qual, se algum, destes conceitos se torna realidade provavelmente será fortemente influenciada por um grupo fora da NASA. A cada 10 anos, o Conselho Nacional de Pesquisa da Academia Nacional de Ciências reúne uma comissão para falar sobre as prioridades da comunidade astronômica e astrofísica para definir a próxima década. A comissão então libera um relatório, conhecido como a “pesquisa da década”, que faz recomendações específicas para os próximos 10 anos. Pesquisas anteriores recomendaram projetos atuais da NASA, incluindo o JWST e o WFIRST-AFTA. A Nasa normalmente segue as recomendações formuladas por este estudo.
Os quatro grupos de conceito fornecerão à comissão decenal todas as informações que precisam para tomar uma decisão sobre qual missão deve se tornar uma realidade. Um desses conceitos poderá informar à Nasa qual será a próxima grande missão para explorar o cosmos.
