O coronógrafo da missão romana pretende demonstrar o poder da tecnologia cada vez mais avançada. Ao captar luz diretamente de grandes exoplanetas gasosos e de discos de poeira e gás que rodeiam outras estrelas, apontará o caminho para o futuro: “imagens” de pixel único de planetas rochosos do tamanho da Terra. Depois, a luz pode espalhar-se num espectro de arco-íris, revelando quais os gases que estão presentes na atmosfera do planeta — talvez oxigénio, metano, dióxido de carbono e talvez até sinais de vida. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA
Uma demonstração de tecnologia no Nancy Grace Telescópio Espacial Romano ajudará a aumentar a variedade de planetas distantes que os cientistas podem visualizar diretamente.
O instrumento coronógrafo romano em NASAO Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA ajudará a pavimentar o caminho na busca de mundos habitáveis fora do nosso sistema solar, testando novas ferramentas que bloqueiam a luz das estrelas, revelando planetas escondidos pelo brilho das suas estrelas-mãe. A demonstração de tecnologia enviada recentemente do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL) no sul da Califórnia para o Goddard Space Flight Center da agência em Greenbelt, Maryland, onde se juntou ao resto do observatório espacial em preparação para o lançamento em maio de 2027.
Antes da sua viagem através do país, o Coronógrafo Romano foi submetido ao teste mais completo das suas capacidades de bloqueio da luz estelar – o que os engenheiros chamam de “cavar o buraco escuro”. No espaço, este processo permitirá aos astrónomos observar a luz diretamente dos planetas em torno de outras estrelas ou exoplanetas. Uma vez demonstradas em Roman, tecnologias semelhantes numa missão futura poderão permitir aos astrónomos utilizar essa luz para identificar produtos químicos num exoplanetaatmosfera, incluindo aqueles que potencialmente indicam a presença de vida.
O Instrumento Coronógrafo Romano a bordo do Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA melhorará a capacidade dos cientistas de obter imagens diretas de planetas em torno de outras estrelas. Sendo o coronógrafo mais poderoso que já voou no espaço, ele demonstrará novas tecnologias que poderão ser usadas em missões futuras, como o proposto Observatório de Mundos Habitáveis da NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech/GSFC
Teste de tecnologia de bloqueio de luz estelar
Para o teste do buraco escuro, a equipe colocou o coronógrafo em uma câmara selada projetada para simular o vácuo frio e escuro do espaço. Usando lasers e óptica especial, eles replicaram a luz de uma estrela como seria quando observada pelo telescópio romano. Quando a luz atinge o coronógrafo, o instrumento usa pequenos obscurecimentos circulares chamados máscaras para bloquear efetivamente a estrela, como um visor de carro bloqueando o Sol ou a Lua bloqueando o Sol durante um eclipse solar total. Isto torna mais fácil ver objetos mais fracos perto da estrela.
Coronógrafos com máscaras já estão voando no espaço, mas não conseguem detectar um exoplaneta semelhante à Terra. De outro sistema estelar, o nosso planeta natal pareceria aproximadamente 10 mil milhões de vezes mais escuro que o Sol, e os dois estão relativamente próximos um do outro. Portanto, tentar obter imagens diretas da Terra seria como tentar ver uma partícula de algas bioluminescentes próximo a um farol a 3.000 milhas (cerca de 5.000 quilômetros) de distância. Com as tecnologias coronográficas anteriores, até mesmo o brilho de uma estrela mascarada domina um planeta semelhante à Terra.
No JPL, em 17 de maio, membros da equipe do Roman Coronagraph Instrument usaram um guindaste para levantar a parte superior do contêiner onde o instrumento estava armazenado para sua viagem ao Goddard Space Flight Center da NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Avanços na tecnologia coronográfica
O Coronógrafo Romano demonstrará técnicas que podem remover mais luz estelar indesejada do que os coronógrafos espaciais do passado, usando vários componentes móveis. Essas partes móveis farão dele o primeiro coronógrafo “ativo” a voar no espaço. Suas principais ferramentas são dois espelhos deformáveis, cada um com apenas 5 centímetros de diâmetro e apoiados por mais de 2.000 pequenos pistões que se movem para cima e para baixo. Os pistões trabalham juntos para alterar a forma dos espelhos deformáveis, para que possam compensar a luz difusa indesejada que se espalha pelas bordas das máscaras.
Como funciona o Instrumento Coronógrafo Romano? Este vídeo mostra como ele remove a luz estelar indesejada para revelar planetas ao redor de outras estrelas. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA
Os espelhos deformáveis também ajudam a corrigir imperfeições nas outras ópticas do telescópio romano. Embora sejam demasiado pequenas para afectar outras medições altamente precisas de Roman, as imperfeições podem enviar luz estelar dispersa para o buraco escuro. Mudanças precisas na forma de cada espelho deformável, imperceptíveis a olho nu, compensam essas imperfeições.
“As falhas são tão pequenas e têm um efeito tão pequeno que tivemos que fazer mais de 100 iterações para acertar”, disse Feng Zhao, vice-gerente de projeto do Coronógrafo Romano no JPL. “É como quando você vai ao oftalmologista e ele coloca lentes diferentes e pergunta: ‘Esta é melhor? Que tal este?’ E o coronógrafo teve um desempenho ainda melhor do que esperávamos.”
Durante o teste, as leituras da câmara do coronógrafo mostram uma região em forma de donut em torno da estrela central que lentamente fica mais escura à medida que a equipa direciona mais luz estelar para longe dela – daí a alcunha de “cavar o buraco escuro”. No espaço, um exoplaneta escondido nesta região escura apareceria lentamente à medida que o instrumento fizesse o seu trabalho com os seus espelhos deformáveis.
Este gráfico mostra um teste do Instrumento Coronógrafo Romano que os engenheiros chamam de “cavar o buraco escuro”. À esquerda, a luz das estrelas entra no campo de visão quando apenas componentes fixos são usados. As imagens do meio e da direita mostram mais luz estelar sendo removida à medida que os componentes móveis do instrumento são acionados.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
Imagem Direta de Exoplanetas
Mais de 5.000 planetas foram descoberto e confirmado em torno de outras estrelas nos últimos 30 anos, mas a maioria foi detectada indiretamente, o que significa que a sua presença é inferida com base na forma como afetam a sua estrela-mãe. Detectar estas mudanças relativas na estrela-mãe é muito mais fácil do que ver o sinal do planeta muito mais fraco. Na verdade, menos de 70 exoplanetas foram fotografado diretamente.
Os planetas que foram fotografados diretamente até agora não são como a Terra: a maioria é muito maior, mais quente e normalmente mais longe de suas estrelas. Essas características os tornam mais fáceis de detectar, mas também menos hospitaleiros com a vida como a conhecemos.
Para procurar mundos potencialmente habitáveis, os cientistas precisam de criar imagens de planetas que não sejam apenas milhares de milhões de vezes mais escuros do que as suas estrelas, mas também os orbitem à distância certa para que exista água líquida na superfície do planeta – um precursor do tipo de vida encontrado. na terra.
O desenvolvimento de capacidades para obter imagens diretas de planetas semelhantes à Terra exigirá etapas intermediárias, como o Coronógrafo Romano. Na sua capacidade máxima, poderia imaginar um exoplaneta semelhante ao Júpiter em torno de uma estrela como o nosso Sol: um planeta grande e frio fora da zona habitável da estrela.
Os membros da equipe do JPL se despediram do Instrumento Coronógrafo Romano em 17 de maio, assinando seus nomes em uma bandeira (com o logotipo da missão) na parte externa do contêiner que transportava o instrumento para o Goddard Space Flight Center da NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Implicações futuras para a exploração de exoplanetas
O que a NASA aprender com o Coronógrafo Romano ajudará a abrir caminho para futuras missões destinadas a obter imagens diretas de planetas do tamanho da Terra orbitando nas zonas habitáveis de estrelas semelhantes ao Sol. O conceito da agência para um futuro telescópio chamado Observatório de Mundos Habitáveis visa obter imagens de pelo menos 25 planetas semelhantes à Terra usando um instrumento que se baseará no que o Instrumento Coronógrafo Romano demonstra no espaço.
“Os componentes ativos, como os espelhos deformáveis, são essenciais se você quiser atingir os objetivos de uma missão como o Observatório de Mundos Habitáveis”, disse Ilya Poberezhskiy do JPL, engenheiro de sistemas de projeto do Coronógrafo Romano. “A natureza ativa do Instrumento Coronógrafo Romano permite levar a óptica comum a um nível diferente. Isso torna todo o sistema mais complexo, mas não poderíamos fazer essas coisas incríveis sem ele.”
