Ferramenta da NASA se prepara para criar imagens de planetas distantes
No JPL, em 17 de maio, membros da equipe do Roman Coronagraph Instrument usaram um guindaste para levantar a parte superior do contêiner no qual o instrumento foi armazenado para sua viagem ao Goddard Space Flight Center da NASA. Crédito:NASA/JPL-Caltech O Instrumento Coronógrafo Romano do Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA ajudará a pavimentar o caminho na busca por mundos habitáveis fora do nosso sistema solar, testando novas ferramentas que bloqueiam a luz das estrelas, revelando planetas escondidos pelo brilho de suas estrelas-mãe. A demonstração tecnológica foi recentemente enviada do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, 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 de 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 na atmosfera de um exoplaneta, incluindo aqueles que potencialmente indicam a presença de vida. O Instrumento Coronógrafo Romano a bordo do Telescópio Espacial Romano Nancy Grace da NASA melhorará a capacidade dos cientistas de obter imagens diretas de planetas em torno de outras estrelas. Sendo o coronógrafo mais poderoso que alguma vez voou no espaço, irá demonstrar novas tecnologias que poderão ser utilizadas em futuras missões, como o proposto Observatório de Mundos Habitáveis da NASA. Crédito:NASA/JPL-Caltech/GSFC Que comecem os testes
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 a viseira de um 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 o brilho de uma estrela mascarada domina um planeta semelhante à Terra.
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.
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. 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 “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 eles colocam lentes diferentes e perguntam:'Esta é melhor? Que tal esta?' 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 Mundos habitáveis
Mais de 5.000 planetas foram descobertos e confirmados 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 fotografados diretamente.
Os planetas que foram fotografados diretamente até agora não são como a Terra:a maioria é muito maior, mais quente e normalmente mais distante das 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 obter 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 obter imagens de um exoplaneta semelhante a Júpiter em torno de uma estrela como o nosso Sol:um planeta grande e frio mesmo fora da zona habitável da estrela.
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. Torna todo o sistema mais complexo, mas não poderíamos fazer essas coisas incríveis sem ele."
