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O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman é um observatório da NASA projetado para solucionar questões essenciais nas áreas de energia escura, exoplanetas e astrofísica infravermelha.
Com lançamento previsto para domingo, 30 de agosto, o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA permitirá que os astrônomos explorem vastas regiões do cosmos e solucionem questões essenciais nas áreas de energia escura, matéria escura, planetas fora do nosso sistema solar e a formação e o crescimento de galáxias ao longo do tempo cósmico. Contribuições importantes para a missão Roman, feitas por pesquisadores do Centro de Pesquisa Ames da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia, impulsionarão a ciência de Roman utilizando as instalações, a experiência e as inovações do centro.
A câmera principal de Roman, o Instrumento de Campo Amplo (Wide Field Instrument), capturará imagens expansivas de alta resolução do universo em luz óptica e infravermelha próxima. Essas imagens sem precedentes permitirão que os astrônomos decifrem alguns dos mistérios mais profundos do cosmos.
Os reflexos captados pela câmera do Roman diminuem a qualidade da imagem e, consequentemente, reduzem a capacidade dos astrônomos de caracterizar certas estruturas cósmicas. Um software inovador, desenvolvido por uma equipe da NASA Ames, em colaboração com o Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, e o IPAC/Caltech em Pasadena, Califórnia, aprimorará as imagens do Roman e otimizará os planos de observação. Chamado ROSALIA (Roman Sky Analyst for Low Surface Brightness Imaging and Astronomy), o software prevê e remove a luz indesejada das imagens astronômicas capturadas pelo Instrumento de Campo Amplo do Roman.
A luz difusa contaminante ocorre quando os fótons se dispersam dentro do sistema óptico do telescópio. Os reflexos de luz resultantes podem produzir artefatos enganosos na imagem, imitando a aparência de planetas ou nebulosas reais. O software ROSALIA permitirá que os astrônomos ajustem seus planos de observação para limitar a contaminação dos alvos científicos nas imagens do Roman por esses reflexos.
Além dos reflexos brilhantes, a luz difusa também pode aparecer como um fundo difuso. Essa forma de luz difusa interfere nas observações das regiões mais escuras do universo, o que é crucial para entendermos como as grandes estruturas do universo foram formadas.
Outro fator importante que contribui para obscurecer a luz de fundo é produzido pela própria natureza: a luz zodiacal. A emissão zodiacal se origina da dispersão da luz solar por partículas de poeira interplanetária em nosso sistema solar. O software ROSALIA prevê e remove a contaminação de fundo, incluindo a luz zodiacal e difusa das imagens, expondo as emissões tênues e difusas nas bordas das galáxias, onde as histórias evolutivas cósmicas estão ocultas.
Imagem simulada, não processada Imagem simulada, processada Imagem simulada não processada, como seria capturada pelo Instrumento de Campo Amplo do Telescópio Espacial Roman, mostrando duas galáxias interagindo Imagem simulada da NASA, como seria capturada pelo Instrumento de Campo Amplo do Telescópio Espacial Roman e, em seguida, processada usando as ferramentas de Análise do Céu de Baixa Brilho Superficial e Astronomia do Roman da NASA para remover o brilho, mostrando duas galáxias interagindo.
Visão simulada do instrumento Wide Field do Roman
Detalhes da imagem (2 imagens acima) Esquerda: Imagem simulada sem processamento, como seria capturada pelo instrumento Wide Field do Telescópio Espacial Roman, mostrando duas galáxias interagindo. As ferramentas do Roman Sky Analyst for Low Surface Brightness Imaging and Astronomy (ROSALIA) da NASA removem quatro tipos de brilho: luz zodiacal, fundo térmico, luz difusa e emissão estelar. O resultado são imagens mais limpas e nítidas, onde as galáxias podem ser detectadas com maior detalhe. Nickerson, Marcum e a equipe ROSALIA/STScI/FIRE/DREAM Nova tecnologia "multiestrela" para observar exoplanetas. O instrumento Coronógrafo Roman é um dos dois instrumentos a bordo do Roman. Ele demonstrará as tecnologias mais avançadas já enviadas ao espaço para obter imagens diretas de planetas ao redor de outras estrelas.
O Coronógrafo Romano utiliza uma série de máscaras e espelhos, incluindo dois espelhos deformáveis, para suprimir a luz das estrelas. Controlando com precisão a forma dos espelhos deformáveis, ele cria uma "zona escura" ao redor da estrela, onde os observadores podem ver a tênue luz refletida dos planetas em órbita. O modo de operação básico do Coronógrafo Romano permite a observação de exoplanetas apenas em sistemas estelares simples, já que os coronógrafos atuais normalmente não conseguem suprimir a luz estelar contaminante adicional em sistemas com múltiplas estrelas, como os sistemas binários.
Nosso sistema solar possui uma única estrela, o Sol. Mas aproximadamente metade das estrelas semelhantes ao Sol estão em sistemas com múltiplas estrelas. A capacidade de obter imagens diretas de exoplanetas em sistemas com múltiplas estrelas aumentará a probabilidade de detectar vida além do nosso sistema solar e expandirá nosso conhecimento sobre como os exoplanetas se formam e evoluem, visto que existem grandes diferenças em como esses processos se desenrolam em sistemas com uma única estrela em comparação com sistemas com múltiplas estrelas. Eliminar a sobreposição de brilho de múltiplas estrelas é o principal desafio a ser superado para obter imagens de planetas em tais sistemas.
Pesquisadores do Centro de Pesquisa Ames da NASA estão enfrentando esse desafio com uma tecnologia inovadora chamada Controle de Frente de Onda Multiestrela (MSWC, na sigla em inglês). Essa tecnologia inclui máscaras personalizadas de bloqueio de luz e um software complementar projetado para suprimir a luz de múltiplas estrelas e revelar exoplanetas ocultos. Por meio de uma colaboração com o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia, as máscaras MSWC foram incorporadas ao instrumento de voo do Coronógrafo Roman como uma capacidade adicional, além dos modos de observação básicos do Roman. Elas poderão ser utilizadas caso seja concedido tempo adicional de observação à equipe do coronógrafo após a conclusão da fase principal de demonstração da tecnologia.
O sistema estelar mais próximo do nosso sistema solar, Alpha Centauri, é um dos sistemas multiestelares mais próximos da Terra, a apenas quatro anos-luz de distância. Esse sistema triplo contém um sistema binário de estrelas semelhantes ao Sol – Alpha Centauri AB – orbitado por uma estrela muito menor e mais tênue – Proxima Centauri. Embora não haja confirmação da existência de exoplanetas orbitando as estrelas semelhantes ao Sol neste sistema, um planeta candidato foi identificado pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA na zona habitável de Alpha Centauri A. Pesquisadores, incluindo a equipe do Centro de Pesquisa de Meteorologia e Ciência de Ames (MSWC), estão trabalhando para desenvolver as capacidades necessárias para observar este sistema.
