SPHEREx mapeia o céu em 102 cores infravermelhas

Em 19 de dezembro de 2025, a NASA anunciou que seu novo observatório espacial, o SPHEREx, concluiu um marco inicial impressionante: um mapeamento de todo o céu capturado em 102 comprimentos de onda infravermelhos distintos. Em apenas seis meses de operações científicas, a missão produziu não apenas uma imagem, mas uma vasta pilha de mapas sobrepostos — cada comprimento de onda revelando diferentes características físicas e químicas em todo o céu, desde as faixas de poeira da nossa galáxia até o brilho tênue de galáxias distantes cujas posições carregam informações sobre o instante inicial de expansão do universo.

Um telescópio de muitas cores

O SPHEREx — o Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer — foi projetado para fazer algo incomum para um telescópio espacial: combinar ampla cobertura com resolução espectral moderada. Em vez de um punhado de filtros amplos ou um espectrógrafo de alta resolução apontado para uma pequena parcela do céu, o SPHEREx usa seis detectores e um conjunto de filtros de banda estreita para que cada exposição registre 102 medições de comprimentos de onda separadas. Essa escolha técnica transforma cada imagem em um cubo de dados de 102 canais, permitindo que os astrônomos vejam como diferentes materiais e temperaturas brilham no infravermelho.

Esses comprimentos de onda infravermelhos são invisíveis ao olho humano, mas cruciais para a astronomia moderna. Poeira fria, gelos moleculares e regiões tênues de formação estelar são brilhantes no infravermelho, mesmo quando telescópios ópticos não veem nada. Enquanto o SPHEREx circunda a Terra aproximadamente 14,5 vezes por dia, varrendo faixas diárias do céu e permitindo que a geometria da órbita desloque sua faixa de observação conforme a Terra se move ao redor do Sol, ele construiu a cobertura de toda a esfera celeste ao longo de meio ano. Os cientistas da missão compararam a capacidade multicores do observatório à visão hiperespectral do camarão-louva-a-deus — uma forma compacta de transmitir quanta informação a mais o SPHEREx captura de uma só vez.

De um céu plano a um atlas tridimensional

Uma das funções mais consequentes da missão é transformar um mapa bidimensional do céu em um atlas tridimensional do universo próximo e distante. A luz de galáxias distantes é esticada para comprimentos de onda mais longos pela expansão cósmica — o fenômeno conhecido como desvio para o vermelho (redshift). Medir como a luz de uma galáxia se desloca através de muitas bandas estreitas de comprimento de onda fornece uma estimativa de sua distância. As 102 medições por fonte do SPHEREx fornecem muito mais detalhes espectrais do que as imagens comuns de banda larga, de modo que os redshifts fotométricos se tornam muito mais precisos para centenas de milhões de galáxias.

Essa profundidade não é acadêmica: o padrão de como as galáxias se agrupam em três dimensões traça a estrutura em forma de teia que a matéria escura estabeleceu e codifica pequenas variações que foram impressas quando o universo inflou nas primeiras frações de segundo. Os cosmólogos esperam que o SPHEREx ajude a testar se os modelos simples de inflação estão corretos e se essas flutuações quânticas primordiais realmente semearam as galáxias que vemos hoje. Simplificando, o SPHEREx faz o equivalente cósmico de medir as ondulações fossilizadas do nascimento do universo.

Mapeando a química congelada da Via Láctea

O SPHEREx não é apenas um instrumento de cosmologia. Um de seus objetivos principais é inventariar a presença de gelos em nossa galáxia. Gelos de água, monóxido de carbono e dióxido de carbono revestem grãos de poeira em nuvens moleculares frias e, mais tarde, tornam-se parte de cometas, planetas e outros corpos pequenos. Ao detectar as assinaturas espectrais características dessas moléculas no infravermelho, o SPHEREx pode localizar concentrações das matérias-primas para planetas e, potencialmente, para a vida.

Como a missão mapeia todo o céu a cada seis meses e planeja várias passagens completas durante sua missão principal de dois anos, ela construirá uma imagem dinâmica de onde os gelos estão concentrados e como esses reservatórios evoluem. Esse censo sistemático em toda a galáxia é único e fornecerá alvos para acompanhamento por instalações de maior resolução que podem dar zoom para estudar nuvens específicas, sistemas estelares jovens ou objetos interestelares visitantes.

Cosmologia: alcançando as impressões digitais da inflação

A inflação — a hipotética expansão ultrarrápida do espaço nos primeiros 10^-32 segundos após o Big Bang — tem sido uma estrutura explicativa bem-sucedida, mas permaneceu amplamente teórica devido à dificuldade de conectá-la a observáveis de tempos posteriores. O SPHEREx oferece uma maneira prática de fechar essa lacuna mapeando a distribuição estatística de galáxias em volumes enormes. Essas estatísticas podem revelar características sutis, como desvios de distribuições puramente gaussianas no campo de densidade, que apontariam de volta para a física da inflação.

O SPHEREx não fornecerá uma única resposta definitiva; em vez disso, ele adicionará um novo e poderoso conjunto de dados à caixa de ferramentas dos cosmólogos. Quando combinados com modelagem cuidadosa, levantamentos de lentes gravitacionais e acompanhamentos espectroscópicos, os redshifts fotométricos da missão para centenas de milhões de galáxias podem refinar as restrições aos modelos inflacionários e à natureza da estrutura de matéria escura que molda a formação das galáxias.

Como o SPHEREx complementa a frota de observatórios

O SPHEREx situa-se deliberadamente entre duas estratégias de observação familiares. Telescópios como o James Webb Space Telescope entregam espectros extremamente detalhados, mas apenas sobre campos de visão minúsculos; missões de todo o céu, como o WISE, cobriram todo o firmamento, mas com muito menos cores. O nicho do SPHEREx é ser um espectrofotômetro de campo amplo: um explorador do céu que sinaliza objetos interessantes, assinaturas químicas e estruturas tridimensionais para instrumentos mais focados estudarem.

A NASA e o JPL enfatizam que os dados da missão devem ser um recurso comunitário. O conjunto de dados completo foi lançado publicamente, e a missão realizará pelo menos mais três passagens por todo o céu durante sua operação principal para reduzir o ruído e revelar características mais tênues. O resultado será um arquivo crescente e ricamente estratificado que pesquisadores de astrofísica e ciência planetária poderão explorar em busca de descobertas que a equipe da missão não previu.

Resultados preliminares e possibilidades futuras

Mesmo em seus primeiros seis meses, o SPHEREx já produziu panoramas impressionantes em falsa cor que isolam a emissão de estrelas, gás hidrogênio quente e poeira cósmica. O observatório observou objetos dentro do nosso próprio Sistema Solar — incluindo o cometa interestelar 3I/ATLAS — e será sensível a fenômenos transitórios, como supernovas e estrelas em erupção. Essas detecções transitórias se beneficiam da cadência repetida de todo o céu do SPHEREx.

Ao longo dos próximos anos, os mapas em camadas da missão devem refinar nossa imagem de como as galáxias se formaram, onde vivem os gelos formadores de planetas e como a estrutura em grande escala do universo preserva uma marca de sua física mais primitiva. Os dados também guiarão acompanhamentos caros com o Webb e espectrógrafos terrestres: o SPHEREx pode apontar as agulhas no palheiro que merecem o estudo mais intensivo.

Fontes

• NASA (briefings da missão SPHEREx e materiais de imprensa)
• Jet Propulsion Laboratory (escritório do projeto SPHEREx)
• California Institute of Technology (Caltech)