Encontramos milhares de exoplanetas nas últimas duas décadas. Descobrimos exoplanetas diferentes de tudo que conhecemos em nosso próprio Sistema Solar. Mas mesmo com tudo o que descobrimos, parece que há cada vez mais para descobrir. Cientistas espaciais de todos os tipos estão sempre trabalhando na próxima geração de missões, o que certamente é verdade para os exoplanetas.
Pesquisadores chineses estão desenvolvendo uma ideia para um conjunto de telescópios espaciais de detecção de exoplanetas que atua como um interferômetro. Mas a ideia não é apenas detectá-los. A matriz usará imagens diretas para caracterizar exoplanetas distantes com mais detalhes.
A equipe apresentou sua ideia em um artigo publicado na revista Space: Science and Technology. O título do artigo é “ Projeto de Missão de um Sistema de Interferômetro de Abertura Sintética para Exploração de Exoplanetas no Espaço. ” O autor principal é Xiangyu Li, do Instituto de Tecnologia de Pequim.
Os exoplanetas estão na vanguarda da astronomia. Kepler , TESS , CHEOPS e outras missões têm avançado consideravelmente na ciência dos exoplanetas, mas o Santo Graal na pesquisa de exoplanetas é encontrar outro mundo habitável semelhante à Terra. Até agora, sem sorte. Os autores deste estudo acham que podem progredir em direção ao objetivo final da pesquisa de exoplanetas: ‘outra Terra’, ou como chamam, a Terra 2.0.
“Nos últimos anos, a detecção de exoplanetas se tornou a fronteira tecnológica no campo da astronomia”, escrevem os autores. “A implantação de vários satélites para formar um sistema de interferometria de abertura sintética no espaço pode ajudar a descobrir ‘outra Terra’ via interferometria e espectroscopia de banda larga no infravermelho médio.”
Os telescópios espaciais são nossas ferramentas mais poderosas para encontrar exoplanetas. Eles estão longe dos efeitos negativos da atmosfera da Terra e têm a sensibilidade de resolução necessária para detectar exoplanetas. Os telescópios espaciais Kepler e TESS da NASA encontraram a maioria dos exoplanetas confirmados, mas eles têm limitações. Esta missão proposta contorna algumas dessas limitações.
O desempenho do telescópio é limitado pelo tamanho: telescópios melhores significam telescópios maiores. Portanto, embora o Kepler e o TESS tenham encontrado milhares de exoplanetas, seus resultados impressionantes seriam ainda mais impressionantes se fossem maiores. Podemos projetar e construir telescópios espaciais maiores, mas os projetos ainda são limitados pelas capacidades de nossos foguetes.
Foguetes só podem lançar tanta massa no espaço, e toda essa massa está confinada a uma pequena área. É por isso que Kepler e TESS não são particularmente grandes ou maciços. O James Webb é o nosso telescópio espacial mais poderoso, mas seu design foi limitado porque ele precisa ser dobrado para caber em um foguete e depois desdobrado no espaço. Esse fator limita o tamanho de todos os telescópios espaciais e, no caso de James Webb, também aumentou a complexidade do projeto. Toda essa complexidade cria mais oportunidades para o fracasso. Os interferômetros são uma maneira de contornar as limitações de lançamento dos foguetes e, embora os interferômetros tenham suas próprias complexidades, eles não precisam dobrar e desdobrar.
Os interferômetros podem criar um telescópio virtual a partir de vários telescópios menores. Então, ao lançar um grupo de telescópios menores que coordenam como um interferômetro, podemos levar telescópios mais poderosos para o espaço enquanto trabalhamos dentro das limitações dos foguetes. É disso que se trata esta iniciativa.
O projeto é configurado em torno de um objetivo abrangente: detectar e caracterizar um exoplaneta semelhante à Terra perto de uma estrela hospedeira semelhante ao Sol usando imagens diretas. De acordo com os autores deste estudo, um interferômetro pode conseguir isso enquanto trabalha dentro das limitações de lançamento.
O interferômetro proposto tem um objetivo claro: procurar e caracterizar exoplanetas habitáveis nos vizinhos do nosso sistema solar dentro de 65 anos-luz. Para isso, o estudo descreve quatro requisitos:
Alta resolução espacial. A distância angular estrela-planeta é melhor do que 0.01 segundos de arco a 65 anos-luz de distância do Sol.
Alto contraste. O brilho de planetas e estrelas difere em pelo menos sete ordens de magnitude na faixa do infravermelho médio.
Alta sensibilidade. O brilho do planeta na banda dominante do sinal é inferior a três fótons/s/m^2 .
Ampla faixa espectral. Observação indireta na faixa do infravermelho próximo de 1 a 5 um e observação direta na faixa do infravermelho próximo de 1 a 13 um.
O interferômetro proposto possui cinco componentes: quatro detectores e um coletor. O sistema exigiria três lançamentos separados. O primeiro lançamento levaria o coletor e um detector ao espaço, o segundo levaria um par de coletores e o terceiro levaria o coletor final.
A localização do interferômetro é fundamental para bons resultados. “A órbita da missão é crucial para a exploração de exoplanetas usando um telescópio de matriz. A órbita ideal da missão deve manter-se afastada da interferência eletromagnética nas proximidades da Terra e operar em um ambiente dinâmico relativamente limpo para reduzir a magnitude e a frequência da manutenção da órbita”, explicam os autores em seu artigo. Por essas razões, a equipe escolheu o Ponto de Lagrange L2 entre a Terra e o Sol, lar do James Webb, Gaia e outros observatórios espaciais.
Não há um plano firme para projetar, construir e lançar este sistema. Em vez disso, serve para “… fornecer uma referência de design para futuras missões de exploração de exoplanetas baseadas no espaço”.
Mas se algum dia for construído, ou um semelhante a ele, poderá nos aproximar de nosso objetivo: Outra Terra .
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