O próximo «grande observatório» da NASA inicia a sua missão para alargar a nossa visão do Universo

O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, no valor de 4,3 mil milhões de dólares, equipado com uma câmara de 300 megapixéis que observa através de um espelho de espionagem recondicionado, foi lançado no domingo a partir do Centro Espacial Kennedy, na Flórida, numa missão para desvendar as forças misteriosas que movem o Universo.

A nova missão irá alargar o campo de visão dos outros famosos observatórios da NASA, proporcionando um campo de visão 100 vezes mais amplo do que o do Telescópio Espacial Hubble e complementando o trabalho pioneiro do Telescópio Espacial James Webb. O «Roman» é apenas a segunda missão de astrofísica liderada pela NASA a ser lançada neste século, a seguir ao lançamento do «Webb» em 2021.

Ao contrário do Webb, que sofreu muitos anos de atrasos antes de chegar ao espaço, o Roman chegou à plataforma de lançamento nove meses antes do prazo comprometido pela NASA para o enviar para o espaço até maio de 2027.

«A Roman é exatamente o tipo de história de sucesso que queremos ver em toda a NASA», afirmou o administrador da NASA, Jared Isaacman. «Concluída antes do prazo e dentro do orçamento, esta missão reflete mais de uma década de dedicação por parte dos colaboradores da NASA e dos nossos parceiros do setor. Agora, a Roman vai proporcionar-nos um novo atlas do Universo, alargar os limites da descoberta e demonstrar o que é possível quando o programa espacial dos Estados Unidos alia uma ambição ousada a uma execução disciplinada.»

Um foguetão Falcon Heavy da SpaceX proporcionou ao Roman um lançamento estrondoso para o espaço. O foguetão de grande carga da SpaceX, impulsionado por 27 motores principais alimentados a querosene, descolou às 7h25 EDT (11h25 UTC) de domingo, a partir do Complexo de Lançamento 39A, no Centro Espacial Kennedy da NASA, na Flórida. Lançando-se para o céu logo após o amanhecer, o Falcon Heavy voou em direção ao Oceano Atlântico, libertou os seus dois propulsores laterais reutilizáveis para regressarem a Cabo Canaveral e, em seguida, colocou o «Roman» numa trajetória que o levaria a uma distância da Terra quatro vezes superior à da Lua.

Com o tanque cheio, o Roman pesava cerca de 20 000 libras (9 toneladas métricas) e ocupava toda a carenagem de carga útil do Falcon Heavy. O foguetão enviou o observatório para um posto de observação em torno do ponto de Lagrange L2 Sol-Terra, um ponto de equilíbrio gravitacional a quase um milhão de milhas (1,5 milhões de quilómetros) da Terra.

«Esta é uma grande nave espacial», afirmou Denton Gibson, diretor de lançamento da NASA para a missão Roman. «Precisámos de toda a propulsão de 5 milhões de libras do Falcon Heavy, que funcionou na perfeição.»

O «Roman» demorará cerca de três meses a atingir a sua órbita operacional em torno do ponto L2. As equipas em terra irão ativar e calibrar o observatório durante o trânsito, e os cientistas pretendem ter as primeiras imagens científicas prontas para publicação até ao final do ano.

Uma imagem do Telescópio Espacial Roman a ser preparado para o lançamento no Centro Espacial Kennedy da NASA, na Flórida. Crédito: NASA/Sydney Rohde (Rocz) Imagem do Telescópio Espacial Roman em fase de preparação para o lançamento no Centro Espacial Kennedy da NASA, na Flórida. Crédito: NASA/Sydney Rohde (Rocz)

Espelho, espelho meu

A NASA batizou a missão em homenagem a Nancy Grace Roman, a primeira astrónoma-chefe da agência e uma defensora pioneira dos telescópios espaciais. Durante o seu mandato na NASA, Roman angariou apoio na comunidade científica e financiamento do Congresso para o que viria a ser o Hubble. Roman afastou-se do cargo de liderança na NASA em 1979 e faleceu em 2018. A NASA anunciou em 2020 que o próximo grande observatório, até então conhecido como Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), seria batizado em homenagem a Roman.

Os engenheiros passaram a maior parte de uma década a montar o observatório em torno de um telescópio com 7,9 pés de diâmetro (2,4 metros), doado à NASA pelo National Reconnaissance Office (NRO), a agência de satélites de espionagem do governo dos EUA. O espelho primário do telescópio tem o mesmo tamanho que o do Hubble.

A NASA tomou posse de dois telescópios de espionagem da NRO em 2012, e os cientistas rapidamente destinaram um deles à missão que se tornou o Roman. A agência ainda não identificou uma utilização para o segundo telescópio. A NRO declarou os telescópios como excedentes após o cancelamento de um dos seus programas de satélites de vigilância.

A disponibilidade repentina de um telescópio já pronto levou a uma reformulação do WFIRST. O observatório — ainda em fase de projeto na altura — praticamente duplicou de tamanho para acomodar o telescópio, melhorando a sua visão, mas aumentando o seu custo. As equipas em terra também tiveram de reconfigurar o espelho para alterar a sua «prescrição ótica» e adaptá-lo a temperaturas de funcionamento mais baixas.

«Certamente não foi apenas uma questão de ligar e usar», afirmou Julie McEnery, cientista sénior do projeto do telescópio Roman no Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA.

O Roman passou na revisão de confirmação da NASA em 2020 e, desde então, o desenvolvimento da missão prosseguiu dentro do orçamento e mais rapidamente do que o esperado.

O espelho primário polido, com 7,9 pés de diâmetro, destinado ao Telescópio Espacial Nancy Grace Roman foi originalmente construído para um satélite de espionagem do governo dos EUA. Crédito: NASA/Chris Gunn O espelho primário polido com 7,9 pés de diâmetro para o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman foi originalmente construído para um satélite de espionagem do governo dos EUA. Crédito: NASA/Chris Gunn

Nicky Fox, chefe da Direção de Missões Científicas da NASA, descreve o Roman como o «canivete suíço» dos telescópios. Este irá observar 12 por cento do céu e, embora isso possa não parecer muito, é muito mais do que os 0,1 por cento observados pelo Hubble ao longo dos seus 36 anos em órbita.

«O amplo campo de visão do Roman e as suas rápidas velocidades de observação irão revelar objetos cósmicos até agora desconhecidos, ao mesmo tempo que lançam luz sobre a energia escura e a matéria escura», afirmou Fox. «Durante a sua missão, o Roman irá descobrir dezenas de milhares de novos planetas, milhares de milhões de galáxias, milhares de supernovas e dezenas de milhares de milhões de estrelas. E fará tudo isso a uma velocidade cerca de 1 000 vezes superior à do Hubble… Portanto, para contextualizar, o que o Roman consegue fazer num mês levaria um século ao Hubble.»

Quem é o mais belo de todos?

Os cosmólogos estão ansiosos por saber mais sobre a energia escura, uma força invisível que, de acordo com o Modelo Padrão do Universo, constitui cerca de 70 por cento do cosmos e é responsável pela aceleração da expansão do Universo. A matéria escura compõe pouco mais de um quarto do Universo. O resto do cosmos é constituído por átomos e moléculas comuns que podemos ver e tocar.

Mas o Modelo Padrão pode estar errado. As descobertas ainda por revelar da Roman «podem confirmar os indícios atuais de que o nosso Modelo Padrão do Universo está incorreto e colocar-nos no caminho para descobrir o que está certo», afirmou McEnery.

«Um mês de observações do Roman poderia mapear a nossa própria Via Láctea, resultando na deteção de até metade das estrelas da nossa galáxia», disse McEnery. «Isto, por si só, representaria um catálogo de objetos astronómicos muito maior do que qualquer outro existente hoje em dia.

«O nosso levantamento principal demorará mais de um ano e será realmente enorme», afirmou ela. «Precisaríamos de mais de meio milhão de televisores 4K para exibir na íntegra uma única imagem do Roman proveniente da nossa maior campanha de observação. Para compreender a escala, esses televisores cobririam 45 quarteirões de Manhattan ou cobririam na totalidade o El Capitan, no Parque Nacional de Yosemite.»

O Instrumento de Campo Amplo do Roman confere ao observatório a sua visão abrangente. Esta câmara de infravermelho próximo consegue captar uma imagem de uma porção do céu maior do que a Lua cheia, permitindo ao Roman mapear megaestruturas como aglomerados de galáxias e filamentos em grande escala de matéria e matéria escura que compõem a teia cósmica.

«Para colocar isto em perspetiva, é como se o Hubble e o James Webb espreitassem o Universo através do buraco de uma fechadura, enquanto o Nancy Grace Roman vai derrubar a porta», afirmou Fox. «Mas o Roman não está apenas a fazer a ciência do Hubble e do Webb mais rapidamente. Está a fazer ciência fundamentalmente diferente, que não poderia ser feita por nenhum dos dois observatórios. Juntos, estes três telescópios emblemáticos irão combinar as suas observações para nos dar uma imagem mais completa do nosso cosmos e do nosso lugar nele.»

O Instrumento Coronógrafo de Roman, concebido para a obtenção de imagens diretas de exoplanetas, é um dos instrumentos astronómicos mais sofisticados alguma vez enviados para o espaço. Crédito: NASA/JPL-Caltech O instrumento coronógrafo do Roman, concebido para a obtenção de imagens diretas de exoplanetas, é um dos instrumentos astronómicos mais sofisticados alguma vez enviados para o espaço. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Um segundo instrumento a bordo da Roman, denominado coronógrafo, permitirá aos astrónomos obter imagens diretas de planetas que orbitam estrelas distantes na nossa própria galáxia. O coronógrafo funciona bloqueando a luz brilhante das estrelas, utilizando máscaras e espelhos auto-flexíveis de grande formato para detetar planetas 100 milhões de vezes mais fracos do que as suas estrelas-anfitriãs. A NASA afirma que o coronógrafo do Roman, com espelhos internos capazes de ajustar a sua configuração em tempo real, é 100 a 1 000 vezes mais sensível do que os coronógrafos anteriores do Webb e do Hubble.

Esta parte do conjunto de instrumentos do Roman permitirá aos astrónomos estudar os tamanhos, as atmosferas e as estruturas de mais tipos de exoplanetas do que é possível atualmente. As inovações do coronógrafo servirão de base à conceção de futuros instrumentos que poderão alargar o alcance da observação direta para incluir planetas rochosos nas zonas habitáveis das suas estrelas.

«O Roman irá fotografar mundos, discos empoeirados e estrelas próximas na luz visível para ajudar a observar os mundos gigantes que são mais antigos, mais frios e com órbitas mais próximas do que os Júpiteres jovens e quentes que já captámos anteriormente com outros telescópios», afirmou Fox.

O Roman também irá detetar exoplanetas utilizando o método de trânsito, já comprovado, mas os cientistas esperam que o novo telescópio descubra muito mais do que as missões espaciais anteriores, graças ao seu campo de visão mais amplo.

Heigh-ho, lá vamos nós trabalhar

Tudo isto significa dados, e muitos.

«Em apenas um dia de observação do nosso Universo, o Roman irá transmitir 1,4 terabytes de dados», afirmou Fox. «Isso equivale ao disco rígido de uma consola de jogos inteira num só dia. É uma quantidade impressionante de dados.»

O Roman irá transmitir esta quantidade de informação para a Terra quase todos os dias durante a sua missão prevista de cinco anos. A NASA e os seus parceiros irão estabelecer ligação com o Roman através de um conjunto de estações terrestres espalhadas pelo mundo, independentes da sobrecarregada Deep Space Network da agência. A NASA e o Space Telescope Science Institute, que supervisiona as operações do Roman, irão disponibilizar os dados do observatório num arquivo público acessível a cientistas de todo o mundo.

Muitos astrónomos estão habituados a descarregar dados do Hubble e do Webb para computadores pessoais. Na maioria dos casos, isso não será possível com o Roman. O novo observatório da NASA irá gerar 20 petabytes (20 000 terabytes) de dados ao longo da sua missão principal de cinco anos. Em comparação, o Hubble forneceu pouco mais de 400 terabytes de dados desde o seu lançamento em 1990.

Os cientistas desenvolveram uma plataforma baseada na nuvem para que os astrónomos possam explorar, aceder e analisar os dados do Roman, com opções para que utilizem software integrado pré-configurado ou tragam o seu próprio software para a redução de dados.

Os três principais programas de observação do Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, destacados neste infográfico, podem permitir aos astrónomos observar o Universo como nunca antes, revelando milhares de milhões de objetos cósmicos espalhados por enormes extensões do espaço-tempo. Crédito: NASA/Centro de Voo Espacial Goddard Os três principais programas de observação do Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, destacados neste infográfico, permitem aos astrónomos observar o Universo como nunca antes, revelando milhares de milhões de objetos cósmicos espalhados por enormes extensões do espaço-tempo. Crédito: NASA/Centro de Vôos Espaciais Goddard

«Ninguém, por si só, será capaz de observar todas as estrelas, todas as galáxias e todas as coisas invulgares que vamos ver com o Roman», afirmou Jeremy Perkins, cientista responsável pela integração e testes do telescópio Roman no Centro Goddard da NASA. «Uma forma de pensar nisto é que o nosso conjunto de dados, no final da vida útil do Roman, será maior do que as vossas plataformas favoritas de streaming de música. E eu não posso ir à Internet e ouvir todas as músicas para descobrir novas canções e nova música. Tenho de usar algoritmos e outras formas de descobrir novas músicas, e vamos fazer o mesmo com o Roman.»

«Grande parte do que a física tenta compreender hoje sobre a natureza do Universo requer estatísticas de grande volume para ser entendida», afirmou Jackie Townsend, gestora de projeto da NASA para a missão Roman.

Numa única observação, o Roman irá cobrir uma área equivalente a 3 455 luas cheias em cerca de três semanas, para depois voltar e observar repetidamente uma porção mais pequena dessa área ao longo de cinco dias e meio — tarefas que o Hubble e o Webb não conseguem realizar.

«Faremos ciência fundamentalmente diferente», afirmou Townsend. «Numa parte das nossas observações, vamos criar filmes em 3D do que se passa na Via Láctea e em galáxias distantes. Isso é algo que nunca aconteceu antes.»

O Roman irá animar e revelar o céu com a mesma nitidez das observações mais memoráveis do Hubble, como a sua famosa imagem do Ultra Deep Field.

«Agora, estamos a pegar nessa profundidade de campo e nesse poder e a aplicá-los globalmente a uma parte considerável do céu noturno», disse Townsend à Ars numa entrevista. «Tal como apontámos o Hubble para o que parecia ser uma mancha escura e descobrimos milhares de milhões e milhares de milhões de galáxias lá fora, acho que o Roman vai proporcionar os mesmos momentos de espanto, [mostrando] que simplesmente não compreendíamos como o Universo funcionava até termos este conjunto de dados tão vasto e tão imenso.»

Stephen Clark Repórter Espacial Stephen Clark Repórter Espacial Stephen Clark é repórter espacial na Ars Technica, cobrindo empresas espaciais privadas e as agências espaciais mundiais. Stephen escreve sobre a interligação entre tecnologia, ciência, política e negócios, tanto no planeta como fora dele.