O Universo quer que entendamos suas origens. A cada segundo de cada dia, envia-nos uma infinidade de sinais, cada um deles uma pista para um aspecto diferente do cosmos. Mas o Universo é o original Malandroe a sua multiplicidade de sinais é uma cacofonia quase irreconhecível de luz, distorcida, deslocada e esticada durante a sua longa viagem através do Universo em expansão.
O que os macacos falantes devem fazer nesta situação senão construir outro telescópio capaz de compreender uma fatia específica de toda essa luz barulhenta? É isso que os astrônomos acham que deveríamos fazer, sem surpresa de ninguém.
Devido ao tamanho do Universo e à sua expansão contínua, a luz das primeiras galáxias do Universo é esticada até ao infravermelho. Esta luz antiga contém pistas sobre as origens do Universo e, por extensão, sobre as nossas origens. É necessário um poderoso telescópio infravermelho para detectar e decifrar essa luz. A atmosfera da Terra bloqueia a luz infravermelha e é por isso que continuamos construindo telescópios espaciais infravermelhos.
Os telescópios infravermelhos também são adequados para observar planetas à medida que se formam. Ambientes densos como discos protoplanetários são opacos à maior parte da luz, mas a luz infravermelha pode revelar o que está acontecendo nesses ambientes de formação planetária. A poeira absorve a luz, depois a emite no infravermelho e também a dispersa. Isso confunde os telescópios ópticos, mas os telescópios infravermelhos como o SALTUS são projetados para lidar com isso.
Uma equipe de astrônomos dos EUA e da Europa juntou-se ao coro que pede um novo telescópio espacial infravermelho. É provisoriamente chamado de SALTUS, o Grande Telescópio de Abertura Única para Estudos do Universo. Num novo artigo, os astrónomos descrevem o caso científico do SALTUS.
“A missão SALTUS Probe fornecerá um poderoso observatório espacial apontado no infravermelho distante (IR distante) para explorar nossas origens cósmicas e a possibilidade de vida em outros lugares”, escrevem os autores do novo artigo.
O artigo é intitulado “Grande Telescópio de Abertura Única para Estudos do Universo (SALTUS): Visão Geral da Ciência.” Gordon Chin, do Goddard Space Flight Center da NASA, é o autor principal. Está em pré-impressão em arxiv.org.
Se construído, o SALTUS será diferente do poderoso JWST. O JWST possui quatro instrumentos que cobrem uma faixa de frequência infravermelha de 600 a 28.500 nanômetros, ou 0,6 a 28,5 mícrons, que vai do infravermelho próximo (NIR) ao infravermelho médio (MIR). SALTUS cobriria 34 a 660 μm, que está no infravermelho distante (FIR). O alcance do SALTUS não está disponível para nenhum observatório atual, espacial ou terrestre.
Os telescópios infravermelhos precisam ser mantidos frescos. Eles usam guarda-sóis e refrigeradores criogênicos para manter as temperaturas baixas e a luz infravermelha detectável. Quanto maior a onda de luz infravermelha, mais frio o sensor precisa ser. Os guarda-sóis são passivos e resfriam o espelho primário, mas os instrumentos requerem resfriamento criogênico ativo, e esses sistemas têm uma vida útil limitada que restringe a duração da missão. No caso do SALTUS, a duração básica da missão é de cinco anos.
Durante esses cinco anos, o SALTUS utilizará o seu espelho primário de 14 metros e o seu par de instrumentos para abrir uma “janela poderosa para o Universo através da qual podemos explorar as nossas origens cósmicas”, segundo os autores do artigo.
Os dois instrumentos são o espectrômetro SAFARI-Lite (SALTUS Far-Infrared Leve) e HiRX (receptor de alta resolução). Usando estes instrumentos, o SALTUS complementará as capacidades de observação do JWST e do ALMA, o Atacama Large Millimetre/submillimetre Array.
Sua abertura é tão grande que será o único observatório Far-IR com resolução espacial em escala arcsec. Um segundo de arco é definido como a capacidade de mostrar dois postes separados por 4,8 mm e 1 km de distância como postes separados. “Isto permitirá desmascarar a verdadeira natureza do Universo frio, que contém as respostas a muitas das questões relativas às nossas origens cósmicas”, escrevem os autores.
SALTUS possui um design único entre os telescópios espaciais. Possui um espelho primário inflável, que é novo em telescópios espaciais, mas foi comprovado durante décadas de uso em telecomunicações terrestres. Um protetor solar de duas camadas manterá o espelho inflável fresco.
A grande abertura SALTUS fornecerá alta sensibilidade e visa algumas questões fundamentais.
Como se desenvolve a habitabilidade enquanto os planetas se formam? Para resolver esta questão, o SALTUS rastreará carbono, oxigênio e nitrogênio em 1.000 discos protoplanetários diferentes. Tem o poder de reconhecer numerosas espécies moleculares e atômicas e diferentes modos de rede de gelo e alguns minerais. Nenhum telescópio existente tem esta capacidade.
A habitabilidade, até onde a entendemos, gira em torno da água. A água começa sua jornada nas mesmas nuvens moleculares onde as estrelas se formam. SALTUS seguirá a jornada da água desde a nuvem molecular até os discos protoplanetários, até os planetesimais gelados e cometas que levam água a planetas como a Terra. Uma parte fundamental do trabalho do SALTUS será derivar as proporções deutério/hidrogênio.
Como as galáxias se formam e evoluem? O SALTUS medirá como as galáxias se formam e adquirem mais massa. Irá medir elementos pesados e poeira interestelar desde as primeiras galáxias do Universo até hoje. O telescópio também investigará a coevolução de galáxias e seus buracos negros supermassivos (SMBHs).
Acompanhar a rápida evolução dos grãos de poeira nas galáxias nos primeiros mil milhões de anos do Universo faz parte da compreensão da formação e evolução das galáxias. SALTUS pode fazer isso observando PAHs, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos e suas linhas espectrais. Algumas linhas espectrais de PAH são muito fracas, mas totalmente visíveis para SALTUS.
Existe uma ligação causal entre a formação de estrelas e os núcleos galácticos ativos (AGN) que influencia o crescimento e a evolução das galáxias. Mas os dois fenómenos ocorrem em escalas espaciais totalmente diferentes, e a fase que os une é obscurecida pela poeira. A espectroscopia de infravermelho distante e de alta resolução sensível do SALTUS dará aos astrônomos uma visão mais clara do AGN e de como eles moldam as galáxias.
SALTUS seria colocado em uma órbita Sol-Terra Halo L2. A sua distância máxima da Terra seria de 1,8 milhões de km (1,12 milhões de milhas). Essa órbita daria ao telescópio duas zonas de visualização contínuas de 20º em torno dos pólos da eclíptica, resultando numa cobertura total do céu a cada seis meses.
O conceito SALTUS foi projetado em resposta à Pesquisa Decadal de 2020 e ao Roteiro Astrofísico da NASA. É uma resposta direta ao 2023 da NASA Explorador de sondas de astrofísica (APEX) solicitação. As perguntas que ajudará a responder vêm diretamente desses trabalhos.
“O SALTUS tem a sensibilidade e a resolução espacial para abordar não apenas as questões de ciência aberta do ano de 2023, mas, mais importante, as questões desconhecidas que serão levantadas na década de 2030”, escrevem os autores no seu resumo. “SALTUS é inovador e adequado para atender às necessidades atuais e futuras da comunidade astronômica.”
