Um aspecto subestimado da atual inundação de descobertas de exoplanetas são as maravilhas técnicas que permitem isso. Cientistas e engenheiros devem capturar e detectar sinais minúsculos de estrelas e planetas a anos-luz de distância. Com as tecnologias de algumas décadas atrás, isso teria sido impossível – agora parece comum. No entanto, ainda existem alguns obstáculos técnicos a superar antes de encontrar o “Santo Graal” da caça a exoplanetas – um análogo da Terra. Para ajudar nessa discussão, uma equipe de pesquisadores liderada por Bertrand Mennesson do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA lançou um artigo detalhando o atual trabalho experimental e teórico em torno de um dos aspectos técnicos mais críticos da pesquisa de atmosferas de exoplanetas – as sombras estelares.
Em particular, o artigo discute os obstáculos técnicos de um dos conceitos mais interessantes da tecnologia espacial que está por vir. O Observatório de Mundos Habitáveis (HWO) foi convocado como parte da recente pesquisa decenal da NASA. Embora ainda esteja no início do seu ciclo de desenvolvimento, as linhas gerais de como o HWO funcionará são evidentes, mesmo que alguns detalhes técnicos não o sejam. E esses contornos gerais apontam para a necessidade de um starshade ou coronógrafo – ou ambos.
O artigo detalha a diferença entre um starshade e um coronógrafo. Por sua definição, uma starshade é um filtro colocado entre o espelho primário do telescópio e o objeto que ele está observando. Em contraste, um coronógrafo é um filtro colocado entre o espelho primário e o sensor do telescópio. Ambos os métodos têm vantagens e desvantagens em relação aos dados que permitem ao telescópio coletar, mas também podem ser combinados.
Vários laboratórios em todo o mundo têm trabalhado no desenvolvimento da tecnologia starshade e coronagraph. No entanto, várias nuances nas configurações de teste afetam a aplicabilidade do seu trabalho ao projeto HWO. Alguns testes são realizados no vácuo, enquanto outros são realizados no ar. Alguns testes são realizados em telescópios espelhados monólitos, enquanto outros são realizados em espelhos segmentados. Atualmente, o modo operacional básico do HWO é um telescópio baseado no espaço, o que, dadas as atuais restrições de tamanho de lançamento, também significa que ele deve ser segmentado. Portanto, apenas alguns testes realizados para validar as tecnologias coronagraph e starshade se aplicam ao caso de uso HWO.
Para os testes relevantes, existem três “parâmetros-chave de desempenho” (KPPs) específicos, como o documento os chama, que podem impactar a viabilidade da tecnologia. Estes são o contraste “bruto” da imagem, o contraste “pós-calibração” e o “rendimento fora do eixo”. Cada um deles possui definições técnicas minuciosamente descritas no artigo. Mas os dois primeiros podem ser considerados como é fácil ver um exoplaneta antes (“bruto”) e depois (“pós-calibração”) de uma imagem ser executada por meio de um algoritmo de processamento de dados. A taxa de transferência fora do eixo é a porcentagem de luz do planeta através do sistema de supressão de luz estelar.
Cada um destes três KPPs representa uma compensação com os outros dois. A otimização de um sistema de supressão de luz estelar, como um coronógrafo ou starshade, requer a compreensão e a validação dessas compensações de projeto. O artigo menciona que os detalhes do HWO ainda estão em evolução, por isso é impossível determinar quais compensações devem ser feitas para ter um sistema totalmente funcional. Fatores como o número de exoterras que o HWO deverá observar, seus parâmetros orbitais e por quanto tempo o observatório poderá capturar dados sobre qualquer sistema planetário específico, todos alimentarão as compensações simuladas consideradas no artigo.
Mais importante ainda, os autores do artigo declararam que pretendiam informar os comités técnicos do projecto HWO sobre estas compensações e ajudar a orientar a selecção de parâmetros de missão que possam enquadrar-se no estado actual (ou no curto prazo) do desenvolvimento técnico do uma das tecnologias mais críticas para o funcionamento ideal do sistema. HWO ainda está nos estágios iniciais de planejamento e não tem data prevista de lançamento. O trabalho começou para definir as equipes que tomarão as determinações técnicas para informar a seleção de um sistema de supressão de luz estelar para o HWO. O Dr. Mennesson, principal autor do artigo, também é um dos co-presidentes de um dos comitês.
Mas, por enquanto, há muito tempo para concretizar o design do HWO e continuar desenvolvendo e testando diferentes tecnologias de supressão da luz estelar. Se o ritmo notável da descoberta de exoplanetas servir de indicação, com um pouco mais de tempo e atenção, a comunidade de desenvolvimento de telescópios desenvolverá um sistema concebido de forma otimizada para ajudar a encontrar uma das descobertas mais procuradas da ciência moderna.
Saber mais:
Mennesson et al. – Desempenho laboratorial atual de sistemas de supressão de luz estelar e caminhos potenciais para as desejadas capacidades científicas de exoplanetas do Observatório de Mundos Habitáveis
UT – Astrônomos identificam 164 alvos promissores para o Observatório de Mundos Habitáveis
UT – O Observatório de Mundos Habitáveis pode ver ‘Exo-Eclipses’ Lunares e Solares
UT – O planejamento está em andamento para o próximo grande telescópio espacial carro-chefe da NASA
Imagem principal:
Imagem de exoplanetas
