UMA NOVA COMPREENSÃO DA EVOLUÇÃO GALÁCTICA COM O TELESCÓPIO ESPACIAL ROMAN DA NASA 5 de outubro de 2021
A imagem do Hubble de uma porção do campo GOODS-South (esquerda) requer múltiplas exposições individuais que foram combinadas num mosaico. O Telescópio Espacial Roman vai ter um campo de visão (direita) 100 vezes maior do que o do Hubble, permitindo capturar dados de milhares de galáxias numa única exposição.
Crédito: NASA, ESA e J. DePasquale (STScI); reconhecimento: DSS
Quando o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA for lançado daqui a alguns anos, revolucionará a astronomia ao fornecer um campo panorâmico pelo menos 100 vezes maior do que o do Hubble, com uma nitidez de imagem - ou resolução - semelhante. O Telescópio Espacial Roman vai fazer um levantamento do céu milhares de vezes mais rápido do que pode ser feito com o Hubble. Esta combinação de campo amplo, alta resolução e uma abordagem eficiente de levantamento promete novas informações em muitas áreas, particularmente no modo como as galáxias se formam e evoluem ao longo do tempo cósmico. Como é que as maiores estruturas do Universo foram "montadas"? Como é que a nossa Galáxia, a Via Láctea, obteve a sua forma atual? Estas são algumas das perguntas que o Roman vai ajudar a responder.
As galáxias são aglomerados de estrelas, gás, poeira e matéria escura. As maiores podem abranger centenas de milhares de anos-luz. Muitas reúnem-se em enxames contendo centenas de galáxias, enquanto outras estão relativamente isoladas.
A forma como as galáxias mudam ao longo do tempo depende de muitos fatores: por exemplo, a sua história de formação, a velocidade com que formaram estrelas ao longo do tempo e como cada geração de estrelas influenciou a seguinte por meio de explosões de supernovas e ventos estelares. Para descobrir estes detalhes, os astrónomos precisam de estudar um grande número de galáxias.
"O Roman vai dar-nos a capacidade de observar objetos ténues e de ver galáxias espalhadas por longos intervalos de tempo cósmico. Isto permitirá estudar como as galáxias foram formadas e transformadas," disse Swara Ravindranath, astrónoma do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland.
Embora as imagens de campo amplo sejam importantes para estudos de galáxias, tão importantes são as capacidades espectroscópicas do Roman. Um espectrógrafo "pega" na luz de um objeto e espalha-a num arco-íris de cores conhecido como espectro. A partir desta gama de cores, os astrónomos podem obter muitos detalhes que de outra forma não estariam disponíveis, como a distância ou composição de um objeto. A capacidade do Roman em fornecer um espectro de cada objeto dentro do campo de visão, em combinação com a sua capacidade em obter imagens, permitirá que os astrónomos aprendam mais sobre o Universo do que apenas com imagens ou espectroscopia.
Revelando quando e onde as estrelas nasceram
As galáxias não formam estrelas a um ritmo constante. Aceleram e desaceleram - formando mais estrelas ou menos estrelas - sob a influência de uma variedade de fatores, desde colisões e fusões a ondas de choque de supernovas e ventos galácticos alimentados por buracos negros supermassivos.
Ao estudar o espectro de uma galáxia em detalhe, os astrónomos podem explorar a história da formação estelar. "Usando o Roman, podemos estimar a velocidade a que as galáxias estão a produzir estrelas e encontrar as galáxias mais prolíficas que fabricam estrelas a um ritmo enorme. Mais importante, podemos descobrir não apenas o que está a acontecer numa galáxia no momento em que a observamos, mas qual tem sido a sua história," afirmou Lee Armus, astrónomo do IPAC/Caltech em Pasadena, Califórnia, EUA.
Algumas galáxias precoces deram origem a estrelas muito rapidamente durante um curto período de tempo, apenas para parar de formar estrelas surpreendentemente cedo no início da história do Universo, passando por uma rápida transição de vivas para "mortas".
"Sabemos que as galáxias 'desligam' a formação estelar, mas não sabemos porquê. Com o amplo campo de visão do Roman, temos mais chances de apanhar estas galáxias no ato," disse Kate Whitaker, astrónoma da Universidade de Massachusetts em Amherst.
Fazendo crescer a teia cósmica
Mesmo tendo em conta que as próprias galáxias cresceram ao longo do tempo, elas também se reuniram em grupos para formar estruturas intricadas com milhares de milhões de anos-luz de diâmetro. As galáxias tendem a agrupar-se em bolhas, folhas e filamentos, criando uma vasta teia cósmica. Ao combinar imagens de alta resolução, que mostram a posição de uma galáxia no céu, com a espectroscopia, que fornece uma distância, os astrónomos podem mapear esta teia em três dimensões e aprender mais sobre a estrutura em grande escala do Universo.
A expansão do Universo estende a luz de galáxias distantes para comprimentos de onda mais longos e vermelhos - um fenómeno chamado desvio para o vermelho. Quanto mais distante uma galáxia, maior o seu desvio para o vermelho. Os detetores infravermelhos do Roman são ideais para capturar a luz destas galáxias. Galáxias mais distantes também são mais fracas e difíceis de detetar. Combinando isso com o facto de que alguns tipos de galáxias são raros, temos que investigar uma maior área do céu com um observatório mais sensível para encontrar os objetos que geralmente têm as histórias mais interessantes para contar.
"De momento, com telescópios como o Hubble, podemos amostrar dezenas de galáxias com alto desvio para o vermelho. Com o Roman, seremos capazes de amostrar milhares," explicou Russell Ryan, astrónomo do STScI.
Procurando o desconhecido
Embora os astrónomos possam antecipar muitas das descobertas do Telescópio Espacial Roman, talvez a mais empolgante seja a possibilidade de encontrar coisas que ninguém poderia ter previsto. As observações típicas de alta resolução por observatórios espaciais, como o Hubble, visam objetos específicos para uma investigação detalhada. A abordagem do levantamento do Roman vai lançar uma ampla rede, abrindo assim um novo "espaço de descoberta".
"O Roman terá um papel excelente a desvendar o desconhecido. Certamente vai encontrar coisas raras e exóticas que não esperamos encontrar," disse Ryan.
"Os levantamentos combinados de imagem e espectroscopia do Roman vão reunir as 'pepitas de ouro' que nunca teríamos minerado de outra forma," acrescentou Ravindranath.
