Novo telescópio espacial da NASA sai da Via Láctea em busca do invisível

Quando o telescópio Nancy Grace Roman partir para o espaço, possivelmente já no próximo outono, levará consigo o ambicioso plano de realizar o maior levantamento do céu alguma vez tentado pela NASA no infravermelho. O objetivo é claro: mapear centenas de milhões de galáxias e, através delas, estudar aquilo que não se vê.

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O programa base chama-se High-Latitude Wide-Area Survey e vai observar cerca de 12% de toda a abóbada celeste em menos de ano e meio. Para conseguir imagens limpas e profundas do universo distante, o telescópio vai apontar para longe do plano poeirento da Via Láctea, evitando olhar “através” da nossa galáxia e preferindo espreitar para fora dela.

O resultado será um mapa tridimensional de dimensão inédita. Cada imagem individual terá uma resolução tão elevada que precisaria de uma parede inteira de televisores 4K para ser exibida na totalidade. Juntar todas as imagens do levantamento equivaleria a ocupar centenas de campos de futebol com ecrãs. Mas a escala impressionante não é apenas visual,  é científica.

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Ao combinar imagem detalhada com espectroscopia - a análise da luz para identificar distâncias e propriedades físicas - o Nancy Grace Roman permitirá estudar dois dos maiores enigmas da cosmologia: a matéria escura e a energia escura.

A matéria escura não emite luz nem pode ser observada diretamente. Sabe-se que existe porque a sua gravidade influencia o movimento das galáxias. Uma das formas mais eficazes de a detetar é através do chamado efeito de lente gravitacional. Objetos muito massivos, como enxames de galáxias, deformam o espaço-tempo à sua volta. Essa deformação altera a forma como vemos galáxias ainda mais distantes, distorcendo-as ligeiramente.

O Nancy Grace Roman terá campo de visão e nitidez suficientes para medir essas distorções subtis em larga escala. Embora o efeito seja quase imperceptível numa única galáxia, a análise estatística de centenas de milhões permitirá construir um mapa detalhado da distribuição de matéria - visível e invisível - ao longo da história do universo.

Os cientistas estimam que mais de mil milhões de galáxias serão observadas, e cerca de 600 milhões terão qualidade suficiente para este tipo de estudo fino.

Ao acompanhar o crescimento das estruturas cósmicas desde pouco depois do Big Bang até hoje, será possível perceber também como atua a energia escura, a força responsável pela aceleração da expansão do universo.

Essa aceleração é um dos maiores mistérios da física atual. Em escalas gigantescas, a gravidade parece comportar-se de forma inesperada, como se empurrasse em vez de puxar. Para investigar este fenómeno, o Nancy Grace Roman não se limitará a imagens: recolherá também espectros de cerca de 20 milhões de galáxias.

Veja o vídeo com a animação da espectroscopia com o Telescópio Espacial Roman

A análise dos espectros permite medir o chamado desvio para o vermelho. À medida que o universo se expande, a luz das galáxias distantes estica-se e desloca-se para comprimentos de onda mais avermelhados. Quanto maior o desvio, mais distante está a galáxia — e mais antiga é a luz que chega até nós. Com estes dados, será possível criar um mapa tridimensional que se estende até cerca de 11,5 mil milhões de anos-luz.

Esse mapa revelará vestígios fossilizados de ondas sonoras primordiais, conhecidas como oscilações acústicas bariónicas. Nos primeiros 500 mil anos após o Big Bang, o universo era um plasma quente e denso onde pequenas flutuações de densidade geraram ondas de pressão. Quando o cosmos arrefeceu, essas ondas ficaram “congeladas” na distribuição da matéria. Hoje, manifestam-se como estruturas em forma de anel, com cerca de 500 milhões de anos-luz de diâmetro, funcionando como uma espécie de régua cósmica.

Medindo com precisão o tamanho dessas estruturas ao longo do tempo, o telescópio espacial poderá determinar se a energia escura tem mantido a mesma intensidade ou se varia com a idade do universo. Observações recentes de outros telescópios sugerem possíveis mudanças. O novo levantamento permitirá testar essas hipóteses com um rigor até dez vezes superior ao atual.

Embora o Hubble Space Telescope e o James Webb Space Telescope também estudem lentes gravitacionais, o diferencial do Nancy Grace Roman será a combinação entre qualidade de imagem espacial e um campo de visão muito mais amplo. Essa abordagem permitirá não apenas investigar a energia escura com detalhe sem precedentes, mas também abrir caminho a descobertas inesperadas, nota a NASA.

Além dos grandes mistérios cosmológicos, o levantamento irá detetar desde pequenos objetos rochosos nos confins do Sistema Solar até fusões de galáxias e buracos negros no universo primordial, há mais de 13 mil milhões de anos.

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