Telescópio Roman: Campo de Visão 100x Superior ao do Hubble

O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman apresenta um campo de visão pelo menos 100 vezes maior que os instrumentos infravermelhos do Telescópio Espacial Hubble, permitindo-lhe capturar o equivalente a 100 imagens com a qualidade do Hubble numa única observação. Enquanto o Hubble fornece vistas profundas do cosmos em "buracos de fechadura", o Wide Field Instrument do Roman pode obter imagens de áreas 1⅓ vezes maiores que o tamanho da Lua cheia num único disparo. Esta escala sem precedentes permite que o Roman mapeie mais do céu nos seus primeiros cinco anos do que o Hubble fez em mais de três décadas de operação.

A NASA está atualmente a preparar o lançamento deste observatório de próxima geração, agendado para transitar da Terra para o espaço profundo já no final de 2026. Batizada em honra da Dra. Nancy Grace Roman, a primeira astrónoma-chefe da NASA e a "Mãe do Hubble", a missão foi especificamente concebida para resolver os maiores mistérios da física moderna: a Matéria Escura e a energia escura. Ao mapear a estrutura em grande escala do universo com precisão panorâmica, o Roman fornecerá o poder estatístico necessário para compreender por que razão a expansão do cosmos está a acelerar e como a matéria invisível dita a formação das galáxias.

O que é o Core Survey da missão Roman da NASA?

O Core Survey, formalmente conhecido como High-Latitude Wide-Area Survey, é um programa de observação primário que utilizará o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman para mapear centenas de milhões de galáxias em 5.000 graus quadrados do céu. Cobrindo aproximadamente 12 por cento da esfera celeste em apenas 1,5 anos, este levantamento combina imagens de alta resolução e espectroscopia para rastrear a expansão cósmica e a distribuição da Matéria Escura ao longo de milhares de milhões de anos-luz.

Para obter a visão mais clara possível do universo distante, o levantamento olhará "para cima" e "para fora" do plano poeirento da Via Láctea. Esta abordagem de alta latitude garante que a luz de galáxias remotas não seja obscurecida por detritos interestelares locais. De acordo com Ryan Hickox, professor no Dartmouth College e copresidente do comité de design do levantamento, a missão produzirá imagens 3D profundas do cosmos. Estes dados tridimensionais permitem aos investigadores medir não apenas onde as galáxias estão, mas a que distância se encontram, fornecendo um registo histórico de como o universo evoluiu desde a sua infância até aos dias de hoje.

Por que é que o Roman é chamado de "o telescópio de levantamento definitivo"?

A missão Roman da NASA é considerada o telescópio de levantamento definitivo porque preenche a lacuna entre os levantamentos de campo amplo baseados em solo e a profundidade de alta resolução dos telescópios espaciais. Pode capturar milhões de galáxias num único campo ultraprofundo, produzindo mapas que exigiriam séculos para outros telescópios completarem. Esta eficiência permite o estudo da Matéria Escura e da aceleração cósmica numa escala estatística nunca antes possível na astrofísica.

A escala dos dados que o Roman produzirá é difícil de visualizar utilizando métricas tradicionais. David Weinberg, professor de astronomia na Ohio State University, observa que mesmo uma única imagem do Roman exigiria uma parede de televisores 4K para ser exibida em resolução total. Para mostrar todo o High-Latitude Wide-Area Survey de uma só vez, seriam necessários meio milhão de ecrãs 4K — um monitor grande o suficiente para cobrir a face do penhasco El Capitan no Parque Nacional de Yosemite. Este conjunto massivo de dados é essencial para identificar padrões subtis na teia cósmica que revelam a presença de forças invisíveis.

Decifrando o Universo Escuro via Lenteamento Gravitacional

O lenteamento gravitacional fraco serve como uma das principais ferramentas que o Roman utilizará para "pesar" os componentes invisíveis do cosmos. Como a Matéria Escura não emite nem reflete luz, só pode ser detetada através da sua influência gravitacional em objetos visíveis. Quando a luz de uma galáxia distante passa por uma concentração de massa invisível, a gravidade dessa massa deforma o espaço-tempo, distorcendo a aparência da galáxia como um espelho de casa de diversões. Ao analisar estas distorções subtis em milhões de galáxias, o Roman criará um mapa de alta resolução do andaime oculto do universo.

Este processo de "pesar sombras" permite aos cientistas ver como a Matéria Escura se aglutina ao longo do tempo. Se a energia escura — a força misteriosa que impulsiona a aceleração cósmica — for mais forte do que os modelos atuais sugerem, ela dificultaria o crescimento destes aglomerados ao afastar a matéria mais rapidamente. A capacidade do Roman de observar este cabo de guerra entre a gravidade e a energia escura através de diferentes eras da história cósmica fornecerá evidências críticas para determinar se a energia escura é uma propriedade constante do espaço ou um campo dinâmico que muda com o tempo.

O Papel das Supernovas do Tipo Ia na Medição da Expansão

As velas padrão, especificamente as supernovas do Tipo Ia, complementarão os dados de lenteamento para fornecer uma medição precisa da taxa de expansão do universo. Como estas explosões estelares têm um brilho intrínseco conhecido, o seu brilho aparente a partir da Terra diz aos astrónomos exatamente a que distância estão. Ao medir o desvio para o vermelho (redshift) de milhares destas supernovas, o Roman reconstruirá a história da expansão cósmica com dez vezes a precisão dos instrumentos atuais. Este registo histórico é vital para compreender a "aceleração cósmica", que Weinberg descreve como o maior mistério de toda a física.

• Imagem: Captura as formas e posições de 300 milhões de galáxias.
• Espectroscopia: Mede a composição química e a distância de milhões de galáxias.
• Domínio do tempo: Monitoriza o céu em busca de eventos transitórios como supernovas.
• Resolução: Mantém a nitidez da classe Hubble num campo amplo.

Expandindo o Censo: Exoplanetas e Arqueologia Estelar

O microlenteamento gravitacional permitirá que a missão Roman realize um censo massivo de planetas dentro da nossa própria galáxia, incluindo aqueles longe das suas estrelas hospedeiras. Embora o objetivo principal do levantamento seja cosmológico, os mesmos dados de campo amplo capturarão eventos raros onde a gravidade de uma estrela ou planeta em primeiro plano atua como uma lupa para uma estrela mais distante. Esta técnica é sensível a planetas "frios" semelhantes a Júpiter ou Saturno, bem como a planetas errantes que vagam pelo espaço sem uma estrela-mãe, fornecendo um quadro completo da demografia planetária na Via Láctea.

Além disso, o Roman atuará como uma ferramenta para a arqueologia estelar, estudando as populações de estrelas em galáxias próximas. Ao resolver estrelas individuais numa ampla variedade de ambientes galácticos, os astrónomos podem reconstruir os ciclos de vida das galáxias e a história da formação estelar. Esta capacidade de amplo alcance garante que os dados do High-Latitude Wide-Area Survey serão utilizados por milhares de investigadores em vários subcampos da astronomia, desde aqueles que estudam as menores anãs castanhas até aos que investigam os maiores superenxames do universo.

Conclusão: Uma Nova Era de Descoberta

O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman mudará fundamentalmente a nossa compreensão dos 95% do universo que permanecem invisíveis para os nossos instrumentos atuais. Enquanto o Telescópio Espacial James Webb (JWST) foi concebido para focar alvos específicos com detalhes extremos, o Roman fornece o contexto da "visão geral" necessário para encontrar esses alvos e compreender o seu lugar na teia cósmica. A sinergia entre estes observatórios, juntamente com instalações terrestres como o Observatório Vera C. Rubin, inaugurará uma era de ouro da cosmologia.

À medida que a missão se aproxima do seu lançamento no Kennedy Space Center da NASA, a comunidade científica prepara-se para um dilúvio de dados. O "Levantamento Definitivo" não é apenas um nome; representa uma mudança para a astronomia de big-data, onde milhares de milhões de objetos são rastreados simultaneamente. Até ao final da sua missão primária, o Roman terá fornecido o mapa definitivo do cosmos, resolvendo potencialmente o mistério da energia escura e revelando a verdadeira natureza do lado escuro do nosso universo.