Espera-se que o Telescópio Espacial Nancy Grace Rome 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 quase 6.300 exoplanetas descobertos até agora pelas missões da NASA e outros observatórios.
O que torna Roman particularmente emocionante é onde ele aparecerá. A maioria das descobertas de exoplanetas até agora vêm de regiões relativamente próximas da galáxia. O romance, no entanto, irá explorar áreas largamente inexploradas da Via Láctea, oferecendo uma visão muito mais ampla dos sistemas planetários em toda a nossa galáxia.
“A nossa galáxia é o lar de muitos ambientes diferentes, mas quando se trata de caçar 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 na construção de software e simulações para ajudar Roman a se preparar para observações de trânsitos de exoplanetas. “O romance irá alargar a pesquisa o suficiente para incluir outros habitats galácticos, o que poderá ajudar-nos a aprender como a formação de planetas difere em diferentes regiões da Via Láctea.”
Hoje, a maioria dos exoplanetas conhecidos estão a alguns milhares de anos-luz da Terra. Uma das principais pesquisas romanas irá olhar muito além desta faixa, sondando estrelas através do denso bojo central da Via Láctea e estendendo-se até o outro lado da galáxia.
A busca pela Via Láctea em busca de novos mundos
Roman observará constantemente estrelas em uma grande extensão da Via Láctea, procurando por mudanças em seu brilho.
Um dos métodos depende de trânsitos de planetas. Quando um planeta passa na frente de sua estrela do nosso ponto de vista, ele bloqueia uma pequena quantidade de luz estelar, fazendo com que a estrela escureça temporariamente.
O telescópio também usará uma segunda técnica chamada microlente. Nestes eventos, a gravidade da estrela em primeiro plano e de quaisquer planetas companheiros amplifica a luz da estrela de fundo mais distante, tornando-a brevemente mais brilhante.
Cada método é sensível a diferentes tipos de planetas.
A técnica de trânsito, que deverá detectar cerca de 100 mil mundos, é particularmente eficaz na detecção de planetas grandes e extremamente quentes. Estes planetas bloqueiam mais luz das suas estrelas e orbitam com mais frequência, tornando-os mais fáceis de detectar.
As microlentes, que deverão detectar mais de 1.000 mundos, são excelentes para encontrar planetas mais distantes das suas estrelas, incluindo sistemas que se assemelham ao nosso próprio sistema solar. Pode detectar pequenos planetas como a Terra e Marte, tanto em zonas habitáveis como a grandes distâncias das suas estrelas. Muitos desses mundos são extremamente difíceis ou mesmo impossíveis de encontrar usando outros métodos de detecção.
Juntas, estas abordagens complementares permitirão aos cientistas estudar como os planetas se formam em toda a galáxia, incluindo a região onde o nosso sistema solar pode ter-se formado.
Pistas sobre a origem da Terra
Hoje, nosso sistema solar está a cerca de 27.000 anos-luz do centro da Via Láctea. Os investigadores acreditam que provavelmente se formou cerca de 10.000 anos-luz mais perto do centro galáctico, antes de se deslocar gradualmente para a sua localização actual.
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. Elementos mais pesados são criados dentro das estrelas e tornam-se mais abundantes com o tempo, à medida que sucessivas gerações de estrelas vivem e morrem.
Estrelas localizadas nas regiões externas da galáxia geralmente contêm elementos menos pesados. Em contraste, as estrelas no bojo galáctico são mais antigas e tendem a ser mais ricas em elementos como silício, oxigênio e magnésio.
Estas diferenças químicas podem afetar os tipos de planetas que se formam em torno das estrelas. Alguns sistemas podem produzir planetas maiores, mundos mais rochosos ou talvez mais planetas no total. Em alguns casos, a composição das estrelas pode até influenciar a formação dos planetas.
Os astrônomos já encontraram evidências de que tal relação existe entre estrelas próximas.
“Estrelas com mais elementos pesados tendem a hospedar mais planetas, especialmente os gigantes”, disse Robbie Wilson, pós-doutorado no Goddard da NASA que liderou o estudo sobre o número esperado de planetas romanos em trânsito.
Ao estudar as 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 sistemas planetários como o nosso.
“Roman será particularmente poderoso porque observará centenas de milhões de estrelas distantes, permitindo aos cientistas comparar as populações de planetas distantes com os próximos”, disse Wilson. “Todos esses dados nos darão muito para limpar, por isso nos preparamos criando dados sintéticos, identificando planetas simulados e usando aprendizado de máquina para filtrar falsos positivos. Dessa forma, estaremos prontos para partir assim que os dados reais chegarem.”
Todos os dados recolhidos por Roman estarão disponíveis publicamente, permitindo que investigadores e cientistas cidadãos participem na procura de novos mundos.
O estudo de atmosferas alienígenas e clima
Roman também pode fornecer informações atmosféricas sobre os milhares de planetas em trânsito que descobriu.
“Roman não analisará a atmosfera da mesma forma aprofundada que missões como o Telescópio Espacial James Webb da NASA, mas irá coletar informações diferentes em uma escala muito maior”, disse Wilson.
Enquanto o Telescópio Espacial James Webb se concentra na análise química detalhada de planetas individuais, Roman estudará padrões mais amplos de temperatura e clima em milhares de mundos. Este grande conjunto estatístico pode identificar tendências importantes e ajudar em observações futuras do Webb e de outros observatórios.
Uma área de foco serão os “Júpiteres quentes”, planetas gigantes 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 rotação em apenas alguns dias. Suas altas temperaturas permitem que emitam radiação infravermelha detectável.
Os instrumentos infravermelhos de Raman serão capazes de observar estes planetas brilhantes e estudar como o seu brilho muda ao longo do tempo.
Quando o quente Júpiter passa na frente de sua estrela, os astrônomos observam uma queda no brilho. Uma segunda queda menor ocorre quando um planeta se move para trás de uma estrela e sua luz é temporariamente bloqueada.
“Esta queda secundária diz-nos quão brilhante e, por extensão, quão quente é o planeta,” disse Wilson. “Ao rastrear como o brilho do planeta muda à medida que ele orbita, Raman também pode ver diferenças entre os lados diurno e noturno, e até detectar mudanças na região mais quente do planeta. Isso nos fala sobre os ventos atmosféricos e a circulação de calor.”
Uma nova era para a descoberta de exoplanetas
A missão Kepler da NASA revolucionou a ciência dos exoplanetas ao monitorar aproximadamente 100.000 estrelas e demonstrar que os planetas são extremamente comuns em toda a Via Láctea.
“A agora extinta missão 100.000 Star Survey da NASA revolucionou o campo dos exoplanetas há mais de uma década e ensinou-nos que os planetas são ainda mais comuns do que as estrelas na nossa galáxia”, disse Jorge Martinez-Palamero, astrónomo da NASA Goddard que está a ajudar a preparar os dados dos exoplanetas romanos.
Espera-se que Roman leve esse legado muito mais longe. Só o seu levantamento do bojo galáctico permitirá a observação de cerca de 100 milhões de estrelas enquanto explora regiões da Via Láctea que permanecem em grande parte inexploradas.
“O levantamento do bojo galáctico realizado por Roman irá observar cerca de 100 milhões de estrelas e explorar regiões pouco estudadas da nossa galáxia, fornecendo um conjunto de dados de base que também mudará o que sabemos sobre outros mundos e o nosso lugar no Universo.”
