A interferometria óptica é um método científico comprovado há muito tempo que envolve o uso de vários telescópios separados para atuar como um grande telescópio, obtendo assim dados mais precisos em oposição a cada telescópio trabalhando individualmente. No entanto, a atmosfera caótica da Terra muitas vezes dificulta a obtenção de ciência terrestre, mas e se pudéssemos fazer isso na Lua? É isso que um estudo recente apresentado no Telescópios Astronômicos SPIE + Instrumentação 2024 espera abordar como uma equipe de pesquisadores propõe o MoonLITE (Lunar InTerferometry Explorer) como parte do programa NASA Astrophysics Pioneers. Isso também vem depois que essa mesma equipe de pesquisadores propôs recentemente o Big Fringe Telescope (BFT), que é um telescópio interferômetro de 2,2 quilômetros a ser construído na Terra com o objetivo de observar estrelas brilhantes.
Aqui, Universo Hoje discute MoonLITE com Dr. Gérard van Belleque é um astrônomo no Observatório Lowell em Flagstaff, Arizona, sobre a motivação por trás da proposta do MoonLITE, a ciência que eles esperam alcançar, a preferência de localização da superfície lunar, o custo do MoonLITE e os próximos passos para tornar o MoonLITE uma realidade. Portanto, qual é a motivação por trás da proposta do MoonLITE?
“A verdadeira barreira para fazer interferometria óptica de alta resolução super sensível é a atmosfera da Terra”, diz o Dr. van Belle Universo Hoje. “É um meio fervente e turbulento, o que significa que o tempo de exposição do seu telescópio é, em última análise, limitado a menos de um milissegundo ou algo assim. Telescópios que expõem por mais tempo do que isso podem atingir maior sensibilidade, mas às custas da resolução angular – as coisas se borram. O MoonLITE, com aberturas de duas polegadas (50 mm), seria mais de mil vezes mais sensível do que as aberturas terrestres de coleta de 8 metros, porque pode olhar fixamente por muitos minutos de cada vez. Em comparação com os tempos de exposição de milissegundos na Terra, a quantidade de luz captada por esses minúsculos telescópios do tamanho de uma loja de dez centavos excede os telescópios gigantes de instalações industriais no primeiro segundo após ter o obturador aberto.”
Assim como o BFT recentemente proposto, o MoonLITE tem uma série de objetivos científicos que espera atingir, já que o estudo observa três casos científicos, incluindo o estudo dos raios de estrelas de baixa massa (anãs M) e anãs marrons, objetos estelares jovens (YSOs) e núcleos galácticos ativos (AGN). Para as anãs M e anãs marrons, a equipe aspira obter dados há muito procurados sobre seus tamanhos e temperaturas, já que observá-las de telescópios terrestres tem se mostrado difícil.
Para YSOs, os pesquisadores esperam obter maior compreensão da formação e evolução de exoplanetas habitáveis dentro dos discos protoplanetários de estrelas pré-sequência principal, com o MoonLITE sendo capaz de determinar as regiões internas dessas estrelas e os tamanhos das estrelas também. Para AGNs, os pesquisadores aspiram aprender mais sobre buracos negros supermassivos e, especificamente, os jatos que emanam deles, com o MoonLITE sendo capaz de observar esses objetos em comprimentos de onda ópticos pela primeira vez. Mas o que mais podemos aprender com esses três casos científicos?
“Portanto, na verdade, temos mais casos científicos do que isso – tantos, na verdade, que percebemos que as novas capacidades do MoonLITE estavam além da nossa imaginação coletiva para cobrir todas as bases”, diz o Dr. van Belle. Universo Hoje. “Então, nós construímos no programa uma fatia de 20% do tempo total de observação para submeter à seleção competitiva pela comunidade – você sabe, crowdsourcing para o realmente ideias criativas. As três que escrevemos foram exatamente o que sentimos que destacava o que se poderia fazer com maior sensibilidade a partir da superfície da Terra. Por exemplo, as estrelas que são as menores – 10% do tamanho do nosso sol – também são as mais fracas. E medir os tamanhos delas está fora do alcance dos interferômetros terrestres. O mesmo para YSOs e AGNs – há algumas que podem ser feitas da Terra, mas para amostras mais gerais – aquelas que representam os objetos mais típicos, não os excêntricos superbrilhantes – você precisa de muita sensibilidade.”
Um dos aspectos únicos do MoonLITE é que ele pode ser trazido à superfície lunar por meio de Serviços de Carga Útil Lunar Comercial (CLPS) da NASAque é uma colaboração com o setor privado para entregar cargas úteis científicas e técnicas à Lua para testar tecnologias que podem ajudar tanto em missões humanas como parte do Programa Artemis, quanto em missões científicas para aprofundar nossa compreensão do universo, como o MoonLITE. Exemplos de empresas que participam das próximas missões CLPS incluem Intuitive Machines, Astrobiotic, Firefly Aerospace e Draper, todas as quais estão entregando cargas úteis a vários locais na superfície lunar. Mas há um local específico onde o MoonLITE funcionaria melhor?
“Nós projetamos o MoonLITE para ser totalmente independente do local”, diz o Dr. van Belle Universo Hoje. “Para um pequeno experimento como esse, ele vai pegar uma carona a bordo de um módulo de pouso CLPS da NASA como um convidado menor – e colocar um número mínimo de requisitos em sua carona aumenta as chances de conseguir uma designação de carona. Então, latitudes polares ou equatoriais funcionam, assim como lado próximo versus lado distante.”
Conforme observado, essa mesma equipe de pesquisadores propôs recentemente o Big Fringe Telescope, que está programado para ser um telescópio interferômetro de 2,2 quilômetros composto por 16 telescópios menores com 0,5 metros de diâmetro. Junto com a condução de ciência de ponta, incluindo a observação de sistemas estelares binários e a produção de “filmes” de trânsito de exoplanetas, uma das características mais notáveis do BFT é seu custo extremamente baixo em comparação aos atuais interferômetros ópticos ao redor do mundo, com um preço aproximado de US$ 28.496.000.
Em contrapartida, o custo do Interferômetro do Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul (VLTI)que é composto por quatro telescópios de 8,2 metros e quatro telescópios móveis de 1,8 metros, foi estimado em centenas de milhões de dólares. Portanto, qual é o custo potencial do MoonLITE em comparação com outros interferômetros baseados na Terra?
“O MoonLITE foi projetado para funcionar dentro do orçamento da chamada de propostas dos pioneiros da NASA”, disse o Dr. van Belle. Universo Hoje. “Este CfP [Call for Projects] estipula algumas coisas: um limite de custo de US$ 20 milhões, incluindo uma reserva não comprometida de 25%, então o nível orçado real de atividades e hardware era de US$ 15 milhões. O CfP permite que você solicite algumas coisas – primeiro, um passeio CLPS, embora você tenha que se encaixar no limite de massa CLPS de 50 kg. O módulo de pouso CLPS nocional no CfP era para fornecer algumas outras coisas também – energia, comunicações, mobilidade com um rover. Então, na verdade, há bastante suporte em espécie envolvido naquele passeio CLPS.”
Enviar uma proposta para a NASA é um processo muito profundo que envolve várias etapas, também conhecidas como fases, resultando em uma taxa de aceitação muito pequena, geralmente com várias rejeições e melhorias antes de serem aceitas. Essas propostas variam de CubeSats a missões espaciais completas e multibilionárias, com a maioria levando anos para se tornar missões do mundo real, mesmo após a seleção, se é que isso acontece. Por exemplo, das quatro propostas selecionadas para desenvolvimento posterior em Programa de Pioneiros em Astrofísica de Janeiro de 2021(Aspera, Pandora, StarBurst e PUEO), apenas dois deles têm datas de lançamento definitivas (StarBurst em 2027 e PUEO em 2025). Portanto, se o MoonLITE for selecionado para avanço, pode levar anos, ou mesmo décadas, antes que ele pouse oficialmente na superfície lunar para conduzir ciência. Infelizmente, enquanto o Dr. van Bells diz que o termo da proposta Pioneers de 2024 foi cancelado devido a problemas de orçamento federal, quais são os próximos passos para tornar o MoonLITE uma realidade?
“Nós nos inscrevemos para o concurso NASA Pioneers de 2023 e fomos rejeitados”, disse o Dr. van Belle Universo Hoje. “Mas recebemos uma boa revisão e fomos encorajados a melhorar as coisas, abordar problemas percebidos e reenviar. Estamos tentando reduzir o risco fazendo alguns testes de laboratório e terrestres. Este é outro elemento interessante do MoonLITE – podemos simplesmente construir um sistema representativo no solo e testá-lo aqui mesmo. Não obtemos a sensibilidade requintada que teríamos na lua, mas, de outra forma, funcionará da mesma forma – só precisamos olhar para coisas brilhantes aqui da Terra. Então, estamos ansiosos para abordar algumas dessas questões do painel de revisão e reenviar para 2025.”
Enquanto a NASA se prepara para enviar humanos de volta à Lua com a Programa Artemis pela primeira vez desde 1972, o nível de ciência que pode ser alcançado na superfície lunar é sem precedentes. Isso é especificamente evidente dada a falta de uma atmosfera lunar, permitindo que dados mais precisos sejam obtidos e potencialmente fornecendo aos cientistas uma maior compreensão do nosso universo e do nosso lugar nele. Com o MoonLITE, os cientistas esperam obter insights sobre estrelas de baixa massa e anãs marrons, objetos estelares jovens e núcleos galácticos ativos de potencialmente qualquer lugar na superfície lunar, permitindo maior diversidade na seleção do local e quais objetos celestes podem ser observados.
O Dr. van Belle conclui dizendo Universo Hoje“O MoonLITE é super empolgante, não apenas porque é um experimento de alto impacto em um pacote notavelmente acessível – mas porque mostrará que toda a abordagem funciona e pode ser levada muito, muito mais longe. Como exemplo, a astrometria de alta precisão de um interferômetro lunar poderia caracterizar as massas de planetas extrassolares em escala terrestre. Medidas de massa são necessárias antes do Habitable Worlds Observatory da década de 2040, para entender o que o HWO espectral obterá e desembaraçar esses espectros em busca de sinais de vida.”
Como o MoonLITE contribuirá para a interferometria óptica na superfície lunar nos próximos anos e décadas? Só o tempo dirá, e é por isso que nós, cientistas!
Como sempre, continue fazendo ciência e olhando para cima!
Fonte: InfoMoney
