Espera-se que o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA expanda dramaticamente a busca por planetas fora do nosso sistema solar, conhecidos como exoplanetas. Os cientistas estimam que a missão poderá descobrir cerca de 100.000 mundos até então desconhecidos, um aumento significativo em relação aos cerca de 6.300 exoplanetas descobertos até agora pelas missões da NASA e outros observatórios.
O que torna Roman particularmente emocionante mostrará onde. A maioria das descobertas de exoplanetas até agora vieram de regiões relativamente próximas da galáxia. Roman, no entanto, irá explorar as regiões largamente inexploradas da Via Láctea, proporcionando uma visão muito mais ampla dos sistemas planetários em toda a nossa galáxia.
“A nossa galáxia alberga muitos ambientes diferentes, mas quando se trata de encontrar exoplanetas, só explorámos um: a nossa própria vizinhança,” disse Elisa Quintana, investigadora de exoplanetas no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Quintana lidera uma equipe focada no desenvolvimento de software e simulações para ajudar na preparação para observações de trânsito de exoplanetas romanos. “Roman irá expandir consideravelmente a pesquisa para incluir outros habitats galácticos, o que poderá ajudar-nos a aprender como a composição planetária varia em diferentes regiões da Via Láctea.”
Hoje, a maioria dos exoplanetas conhecidos estão localizados a alguns milhares de anos-luz da Terra. Uma das pesquisas iniciais de Roman irá olhar muito além dessa faixa, examinando estrelas através do denso bojo central da Via Láctea e estendendo-se até os confins da galáxia.
Via Láctea em busca de novos mundos
Os romanos observavam constantemente as estrelas em grande parte da Via Láctea, procurando mudanças no seu brilho.
Uma estratégia depende do trânsito dos planetas. Quando um planeta passa na frente de sua estrela do nosso ponto de vista, ele bloqueia uma pequena quantidade da luz da estrela, fazendo com que ela escureça temporariamente.
O telescópio também usará uma segunda técnica chamada microlente. Nestes casos, a gravidade de uma estrela em primeiro plano e dos planetas que a acompanham ampliam a luz de uma estrela de fundo mais distante, essencialmente tornando-a mais brilhante.
Cada método é sensível a diferentes tipos de planetas.
A técnica de trânsito, que deverá descobrir cerca de 100.000 Terras, é particularmente eficaz na detecção de planetas grandes e extremamente quentes. Estes planetas bloqueiam mais luz das suas estrelas e completam as suas órbitas com mais frequência, tornando-os mais fáceis de detectar.
A microlente, que deverá revelar mais de 1.000 mundos, é especialista em encontrar planetas distantes de suas estrelas, incluindo sistemas semelhantes ao nosso próprio sistema solar. Ele pode detectar planetas menores como a Terra e Marte dentro da zona habitável e a distâncias maiores de suas estrelas. Muitos deles no mundo são extremamente difíceis ou mesmo impossíveis de encontrar usando outros métodos de identificação.
Juntos, estes métodos complementares permitirão aos cientistas investigar como os planetas se formam em toda a galáxia, incluindo a região onde o nosso próprio sistema solar pode ter se originado.
A fonte da origem da terra
Hoje, nosso sistema solar está localizado a cerca de 27 mil anos-luz do centro da Via Láctea. Os investigadores acreditam que provavelmente se formou a cerca de 10.000 anos-luz de distância, antes de se deslocar lentamente para a sua localização atual, perto do centro galáctico.
A evidência desta ideia vem principalmente da composição química do Sol.
Os astrônomos usam o termo elementos pesados para descrever todos os elementos, exceto hidrogênio e hélio, que se formaram logo após a formação do universo. O material pesado acumula-se dentro das estrelas e torna-se mais abundante ao longo do tempo, à medida que sucessivas gerações de estrelas vivem e morrem.
Estrelas localizadas nas regiões externas das galáxias geralmente possuem material menos pesado. Em contraste, as estrelas no bojo galáctico tendem a ser mais velhas e mais ricas em elementos como silício, oxigênio e magnésio.
Estas diferenças químicas podem afetar o tipo de planetas que se formam em torno da estrela. Alguns sistemas podem produzir planetas maiores, mundos rochosos ou mais planetas no total. Em alguns casos, a formação estelar pode até afetar a formação dos planetas.
Os astrónomos já encontraram evidências de que tais relações existem entre estrelas próximas.
“Estrelas com elementos mais pesados tendem a hospedar mais planetas, especialmente gigantes”, disse Robbie Wilson, pesquisador de pós-doutorado do Goddard da NASA que liderou um estudo sobre o rendimento esperado de planetas em trânsito de Roman.
Ao examinar populações muito diferentes de estrelas e planetas em toda a Via Láctea, Roman poderia expandir enormemente estes estudos e ajudar a revelar quão comuns são realmente sistemas planetários como o nosso.
“ROMAN será particularmente poderoso porque observará milhões de estrelas distantes, permitindo aos cientistas comparar as populações de planetas distantes com aqueles encontrados nas proximidades”, disse Wilson. “Todos esses dados nos darão muito o que analisar, por isso estamos nos preparando criando dados sintéticos, identificando planetas simulados e usando aprendizado de máquina para filtrar falsos positivos. Dessa forma, estaremos prontos para partir sempre que os dados reais chegarem.”
Todos os dados recolhidos por Roman estarão disponíveis publicamente, permitindo que investigadores e cientistas cidadãos participem na exploração do novo mundo.
Alienígenas estudando a atmosfera e o clima
Roman poderia fornecer dados atmosféricos para os milhares de planetas em trânsito que descobriu.
“Roman não analisará a atmosfera tão profundamente como uma missão como o Telescópio Espacial James Webb da NASA, mas irá recolher uma variedade de dados numa escala muito maior”, disse Wilson.
Enquanto o Telescópio Espacial James Webb se concentra na análise química detalhada de planetas individuais, o ROMAN examinará uma ampla gama de padrões de temperatura e clima em milhares de mundos. Este grande conjunto de dados estatísticos pode identificar tendências importantes e ajudar a orientar futuras observações da Web e de outros observatórios.
Uma área de foco serão os “Júpiteres quentes”, planetas gigantes aproximadamente do tamanho de Júpiter que orbitam muito perto de suas estrelas. Como Júpiter é cerca de 11 vezes mais largo que a Terra, estes mundos são enormes e muitas vezes completam uma órbita em apenas alguns dias. Suas altas temperaturas permitem que emitam radiação infravermelha detectável.
Os instrumentos infravermelhos de Roman serão capazes de observar estes planetas brilhantes e estudar como o seu brilho muda ao longo do tempo.
Quando um Júpiter quente passa em frente da sua estrela, os astrónomos observam uma diminuição no brilho. Uma segunda queda menor ocorre quando o planeta se move para trás da estrela e sua luz é temporariamente bloqueada.
“A queda secundária diz-nos quão brilhante é o planeta e, portanto, quão quente”, disse Wilson. “Ao rastrear como o brilho do planeta muda na sua órbita, Roman também pode ver a diferença entre o dia e a noite e até detectar a mudança nas regiões mais quentes do planeta. Isto nos fala sobre os ventos atmosféricos e a circulação de calor.”
Uma nova era para a descoberta de exoplanetas
A missão Kepler da NASA transformou a ciência dos exoplanetas ao observar quase 100.000 estrelas e mostrar que os planetas são notavelmente comuns em toda a Via Láctea.
“O levantamento de 100.000 estrelas da agora aposentada missão Kepler da NASA revolucionou o campo dos exoplanetas há uma década e ensinou-nos que os planetas são mais comuns do que as estrelas na nossa galáxia,” disse Jorge Martinez-Palomera, astrónomo da NASA Goddard que preparou os dados ROMANOS.
Espera-se que Roman leve esse legado ainda mais longe. O seu Galactic Bulge Survey irá observar cerca de 100 milhões de estrelas enquanto explora regiões da Via Láctea que permanecem em grande parte desconhecidas.
“O Roman Galactic Bulge Survey irá observar quase 100 milhões de estrelas e explorar regiões inexploradas da nossa galáxia, fornecendo um conjunto de dados fundamental que irá revolucionar o que sabemos sobre outros mundos e também sobre a nossa localização no Universo.”
