Um telescópio retangular exclusivo poderia ser a chave para encontrar a Terra 2.0
Um novo estudo propõe que, para detectar exoplanetas semelhantes à Terra em torno de estrelas próximas, pode ser mais viável construir um telescópio espacial com espelho retangular de 20 por 1 metro — mais barato e eficiente que um circular gigante ou um interferômetro — capaz de operar no infravermelho e identificar dezenas de mundos potencialmente habitáveis em até 30 anos-luz.
Neste artigo:
Introdução
Para identificar exoplanetas semelhantes à Terra próximos, um novo design de telescópio que seja retangular em vez de circular pode ser necessário, de acordo com um novo estudo que explora como será o próximo grande telescópio espacial.
“Mostramos que é possível encontrar planetas semelhantes à Terra orbitando estrelas semelhantes ao Sol com um telescópio que tem aproximadamente o mesmo tamanho do Telescópio Espacial James Webb [(JWST], operando aproximadamente no mesmo comprimento de onda infravermelho do JWST, com um espelho que é um retângulo de um por 20 metros [65,6 por 3,3 pés] em vez de um círculo de 6,5 metros [21,3 pés] de diâmetro“, escreveu Heidi Newberg, professora de astrofísica no Instituto Politécnico Rensselaer em Nova York, em um editorial sobre o conceito.
No topo do Levantamento Decadal de Astronomia e Astrofísica das Academias Nacionais está um novo telescópio espacial capaz de capturar imagens de planetas do tamanho da Terra na zona habitável de estrelas semelhantes ao Sol . Embora ainda não tenha sido definido um projeto, um espelho redondo com uma abertura mínima de oito metros foi cogitado. Este é 1,5 metro maior do que o maior observatório orbital atual, o JWST.
Se o objetivo é obter imagens de um planeta com uma atmosfera carregada de vapor de água, o telescópio precisaria ser otimizado para detectar luz com comprimento de onda de 10 mícrons (10 milionésimos de metro, equivalente à espessura de um fio de cabelo humano), que é o comprimento de onda infravermelho no qual o vapor de água é emitido.
O Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) do JWST consegue observar neste comprimento de onda e, de fato, detectou vapor d’água na atmosfera de exoplanetas quentes e massivos . Observar em infravermelho também aumenta o contraste: um planeta seria um bilhão de vezes mais tênue que sua estrela na luz visível, mas, na melhor das hipóteses, seria “apenas” um milhão de vezes mais tênue a 10 micrômetros — ainda extremamente tênue, mas possivelmente dentro do alcance de um telescópio espacial de última geração.
Projeto conceitual para um telescópio espacial retangular, modelado a partir do Diffractive Interfero Coronagraph Exoplanet Resolver (DICER) (Crédito da imagem: Leaf Swordy/Rensselaer Polytechnic Institute.)
No entanto, o espelho segmentado de 6,5 metros (21,3 pés) do JWST é pequeno demais para detectar um planeta do tamanho da Terra, rico em água, na zona habitável de uma estrela semelhante ao Sol. A resolução angular de um telescópio é determinada pelo comprimento de onda observado dividido pelo diâmetro do telescópio e multiplicado por 1,22 (chamado de critério de Rayleigh). Para detectar um planeta do tamanho da Terra a 10 mícrons a uma distância de cerca de 30 anos-luz, seria necessária uma abertura de telescópio próxima a 20 metros (65,6 pés). Mas tal telescópio seria proibitivamente caro e um pesadelo de engenharia, pois precisaria ser dobrado várias vezes para caber dentro da carenagem de qualquer foguete que o lançasse.
Alternativamente, muitos telescópios pequenos poderiam ser lançados ao espaço para funcionar como um interferômetro óptico, combinando a luz de todos os telescópios para fornecer a resolução de uma abertura maior. No entanto, isso exigiria um alinhamento extremamente preciso entre os telescópios menores, um desafio tecnológico que seria caro e talvez nem mesmo possível com a tecnologia atual.
A equipe de Newberg, no entanto, percebeu que um grande espelho retangular de telescópio seria muito mais eficiente do que um enorme espelho circular e, devido à sua relativa simplicidade, seria muito mais barato do que um interferômetro. Um espelho de telescópio, que é uma faixa com dimensões de 20 metros por 1 metro, teria uma área menor do que um espelho circular da mesma largura e, portanto, seria muito mais barato. A ideia seria então alinhar o telescópio longitudinalmente com a orientação do exoplaneta alvo em relação à sua estrela. Se o planeta estiver em outra orientação, o telescópio retangular pode então ser girado.
Surpreendentemente, tal telescópio teria uma área de coleta ligeiramente menor (65,6 pés quadrados, ou 20 metros quadrados) do que o JWST (83,3 pés quadrados, ou 25,4 metros quadrados). A diferença é que toda a sua área de coleta estaria na orientação necessária para obter imagens de um planeta, sem desperdício de nada.
Há 69 estrelas aproximadamente semelhantes ao Sol (classes espectrais K, G e F), sem mencionar quase 300 das estrelas mais frias, anãs M , todas dentro de 32,6 anos-luz (10 parsecs) do nosso sistema solar que um novo telescópio poderia atingir.
“Mostramos que este projeto pode, em princípio, encontrar metade de todos os planetas semelhantes à Terra orbitando estrelas semelhantes ao Sol em um raio de 30 anos-luz em menos de três anos“, escreve Newberg. “Se houver pelo menos um planeta semelhante à Terra orbitando uma estrela semelhante ao Sol, encontraríamos cerca de 30 planetas promissores.“
Um artigo descrevendo o novo conceito de telescópio foi publicado em 1º de setembro no periódico Frontiers in Astronomy and Space Sciences.
Com informações de:
- https://www.space.com/astronomy/could-a-unique-rectangular-telescope-be-the-key-to-finding-earth-2-0
