O quão escuro é o espaço profundo? Esta questão intrigante, que há muito tempo desafia os astrônomos, pode finalmente ter uma resposta graças às capacidades e à posição distante da espaçonave New Horizons da NASA. Utilizando medições precisas e diretas, os cientistas conseguiram quantificar a quantidade total de luz que o universo gera.
Desde a descoberta da radiação cósmica de fundo em micro-ondas por Arno Penzias e Robert Wilson na década de 1960, que lhes rendeu o Prêmio Nobel, os astrônomos têm se empenhado em compreender as diversas formas de radiação que permeiam o cosmos. Além das micro-ondas, foram identificados fundos de raios X, raios gama e radiação infravermelha. No entanto, medir a luz visível, ou o fundo óptico cósmico (COB), sempre foi um desafio significativo.
Antes da era dos telescópios Hubble e James Webb, a medição do COB era uma maneira de somar toda a luz gerada pelas galáxias ao longo da vida do universo. Hoje, esses telescópios permitem observar diretamente as galáxias de fundo, mas medir a luz total do universo continua sendo uma tarefa árdua, especialmente a partir da Terra ou de qualquer lugar no sistema solar interno.
A dificuldade em medir o COB diretamente do sistema solar interno deve-se à presença de luz solar intensa e poeira interplanetária que dispersa a luz, criando uma névoa que obscurece a luz tênue do universo distante. Essa limitação tem levado a grandes incertezas nas tentativas de medir a força do COB a partir de nossa vizinhança cósmica.
É neste contexto que a missão New Horizons se destaca. Lançada em janeiro de 2006, a espaçonave foi projetada inicialmente para explorar Plutão e o Cinturão de Kuiper. No entanto, sua posição atual, a mais de 5,4 bilhões de milhas (7,3 bilhões de quilômetros) da Terra, oferece uma oportunidade única para observações astrofísicas, longe da interferência da luz solar e da poeira interplanetária.
Com a New Horizons, os cientistas conseguiram realizar medições precisas da luz cósmica de fundo, utilizando seu Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) para captar imagens de campos distantes com uma precisão sem precedentes. Esta abordagem inovadora permitiu aos pesquisadores calibrar os dados e corrigir a presença de luz dispersa pela poeira da Via Láctea, resultando em uma medição precisa do COB.
As descobertas recentes da missão New Horizons não apenas resolvem um enigma de longa data sobre a escuridão do espaço profundo, mas também demonstram a importância de missões espaciais distantes para a obtenção de dados precisos e valiosos. Estas medições oferecem uma nova perspectiva sobre a quantidade total de luz gerada pelo universo, contribuindo significativamente para a cosmologia fundamental e abrindo novas possibilidades para futuras missões de exploração espacial.
Lançada em janeiro de 2006, a missão New Horizons da NASA tem sido uma pioneira na exploração do sistema solar exterior. Após sua histórica exploração de Plutão em julho de 2015 e do objeto do Cinturão de Kuiper, Arrokoth, em janeiro de 2019, a espaçonave agora se encontra a mais de 5,4 bilhões de milhas (7,3 bilhões de quilômetros) da Terra, em uma região do sistema solar suficientemente distante do Sol para oferecer os céus mais escuros disponíveis para qualquer telescópio existente.
Esta posição única permite à New Horizons realizar observações astrofísicas que seriam impossíveis a partir de locais mais próximos ao Sol. Equipado com o Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), um instrumento altamente sensível, a espaçonave é capaz de captar imagens de campos distantes com uma precisão sem precedentes. O LORRI foi intencionalmente protegido da luz solar direta pelo corpo principal da espaçonave, permitindo que mesmo a luz solar mais tênue fosse bloqueada, garantindo a clareza das observações.
A New Horizons foi projetada e construída pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, em Laurel, Maryland, e é operada pela mesma instituição. A missão é gerenciada pela Diretoria de Missões Científicas da NASA, com o Instituto de Pesquisa do Sudoeste, localizado em San Antonio e Boulder, Colorado, liderando a equipe científica sob a direção do Investigador Principal, Alan Stern. A missão faz parte do programa New Frontiers da NASA, que é administrado pelo Centro de Voos Espaciais Marshall, em Huntsville, Alabama.
Uma das características mais notáveis da New Horizons é sua capacidade de se aventurar em regiões do sistema solar onde nenhuma outra espaçonave esteve antes. Atualmente, a New Horizons está no Cinturão de Kuiper, uma vasta região além de Netuno repleta de pequenos corpos gelados que são remanescentes da formação do sistema solar. Esta localização oferece uma perspectiva privilegiada para estudar não apenas os objetos do Cinturão de Kuiper, mas também para realizar observações astrofísicas que não são possíveis a partir de locais mais próximos ao Sol.
Durante sua missão, a New Horizons tem realizado uma série de observações científicas cruciais. Além de suas históricas explorações de Plutão e Arrokoth, a espaçonave está atualmente envolvida em sua segunda missão estendida, que inclui a imagem de objetos distantes do Cinturão de Kuiper, a caracterização da heliosfera externa do Sol e a realização de importantes observações astrofísicas a partir de sua posição incomparável nas regiões mais distantes do sistema solar.
O LORRI, um dos principais instrumentos a bordo da New Horizons, desempenha um papel crucial em suas observações. Este imager de alta resolução foi projetado para capturar imagens detalhadas de objetos distantes e campos estelares, permitindo aos cientistas estudar a estrutura e composição de corpos celestes com uma clareza sem precedentes. A capacidade do LORRI de operar em condições de baixa luminosidade é essencial para as medições precisas da luz cósmica de fundo, um dos principais objetivos científicos da missão.
Em resumo, a missão New Horizons não apenas ampliou nosso conhecimento sobre os confins do sistema solar, mas também abriu novas fronteiras na astrofísica, permitindo medições e observações que eram anteriormente impossíveis. Sua posição única e seus instrumentos avançados continuam a fornecer dados valiosos que enriquecem nossa compreensão do universo.
Para medir o fundo óptico cósmico (COB), a missão New Horizons adotou uma abordagem inovadora, aproveitando sua localização única no sistema solar exterior. No verão passado, a espaçonave, situada a uma distância 57 vezes maior do Sol do que a Terra, utilizou seu Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) para escanear o universo, coletando imagens de duas dúzias de campos distintos. Esses campos foram cuidadosamente escolhidos para evitar a interferência da luz brilhante da Via Láctea e de estrelas próximas, garantindo a clareza das observações.
Os dados obtidos pelo LORRI foram calibrados utilizando medições no infravermelho distante da missão Planck da Agência Espacial Europeia (ESA). A missão Planck forneceu informações detalhadas sobre a densidade de poeira em diferentes campos, o que foi crucial para prever e corrigir com precisão a presença de luz dispersa pela poeira da Via Láctea nas imagens do COB. Esta técnica de calibração não estava disponível durante uma observação teste em 2021, na qual a quantidade de luz dispersa pela poeira foi subestimada, levando a uma superestimação da luz excessiva do universo.
Desta vez, após a correção de todas as fontes conhecidas de luz, como estrelas de fundo e luz dispersa por nuvens finas de poeira dentro da Via Láctea, os pesquisadores descobriram que o nível restante de luz visível era inteiramente consistente com a intensidade da luz gerada por todas as galáxias ao longo dos últimos 12,6 bilhões de anos. “A interpretação mais simples é que o COB é completamente devido às galáxias,” afirmou Tod Lauer, co-investigador da New Horizons.
Essas descobertas são significativas porque resolvem um enigma de longa data sobre a escuridão do espaço profundo. Desde a descoberta da radiação cósmica de fundo em micro-ondas por Arno Penzias e Robert Wilson na década de 1960, os cientistas têm se esforçado para entender as diversas formas de radiação que permeiam o cosmos. A medição precisa do COB fornece uma maneira de somar toda a luz gerada pelas galáxias ao longo da vida do universo, complementando as observações diretas de galáxias de fundo feitas pelos telescópios Hubble e James Webb.
Além disso, a capacidade de medir a luz cósmica de fundo com precisão a partir de uma posição tão distante no sistema solar é um testemunho do valor contínuo da missão New Horizons. A espaçonave, que inicialmente foi projetada para explorar Plutão e objetos do Cinturão de Kuiper, continua a fazer contribuições científicas importantes em sua missão estendida. Essas descobertas não apenas aprofundam nossa compreensão do universo, mas também abrem novas possibilidades para futuras missões de exploração espacial.
As descobertas recentes da missão New Horizons representam uma contribuição significativa para a cosmologia fundamental. Elas não apenas resolvem um enigma de longa data sobre a escuridão do espaço profundo, mas também demonstram a importância de missões espaciais distantes para a obtenção de dados precisos e valiosos. A medição do fundo óptico cósmico (COB) é um marco que ajuda a consolidar nosso entendimento sobre a distribuição e a intensidade da luz gerada por todas as galáxias ao longo da história do universo.
Essa realização é particularmente notável porque, até agora, as tentativas de medir o COB a partir da Terra ou do sistema solar interno eram prejudicadas pela interferência da luz solar e do pó interplanetário. A New Horizons, localizada a uma distância 57 vezes maior do Sol do que a Terra, conseguiu evitar essas fontes de contaminação, proporcionando uma visão clara e desobstruída do universo distante. Essa posição privilegiada permitiu que os cientistas calibrassem os dados com precisão, utilizando medições da missão Planck da ESA, e corrigissem a presença de luz dispersa pela poeira da Via Láctea.
Além de resolver o mistério da escuridão do espaço profundo, as descobertas da New Horizons têm implicações mais amplas para a cosmologia e a astrofísica. A confirmação de que o COB é inteiramente devido às galáxias conhecidas reforça a compreensão atual da formação e evolução das galáxias. Isso também elimina a necessidade de postulados sobre fontes desconhecidas de luz, simplificando os modelos cosmológicos e fortalecendo a consistência das teorias existentes.
A missão New Horizons, que inicialmente tinha como objetivo principal a exploração de Plutão e dos objetos do Cinturão de Kuiper, continua a fazer contribuições científicas importantes em sua missão estendida. A capacidade de realizar observações astrofísicas de alta precisão a partir de uma posição tão distante no sistema solar é um testemunho do valor contínuo da missão. Essas observações não apenas aprofundam nossa compreensão do universo, mas também demonstram o potencial das missões espaciais para responder a questões fundamentais sobre a natureza do cosmos.
À medida que avançamos na exploração espacial, as lições aprendidas com a New Horizons serão inestimáveis para o planejamento de futuras missões. A capacidade de evitar a contaminação da luz solar e do pó interplanetário será crucial para a obtenção de dados precisos em estudos astrofísicos e cosmológicos. Além disso, a New Horizons serve como um lembrete poderoso do que podemos alcançar com engenhosidade e determinação científica, inspirando futuras gerações de cientistas e engenheiros a continuar a busca pelo conhecimento.
Em última análise, as descobertas da New Horizons não apenas resolvem um enigma de longa data, mas também abrem novas possibilidades para a exploração e o estudo do universo. À medida que continuamos a investigar os mistérios do cosmos, a missão New Horizons destaca a importância de missões espaciais distantes e a capacidade humana de expandir os limites do conhecimento científico.
Fonte:
https://hubblesite.org/contents/news-releases/2024/news-2024-029.html
