Espera-se que o Telescópio Espacial Nancy Grace Rome da NASA expanda significativamente sua 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 através de missões da NASA e outros observatórios.
O que torna o romano particularmente emocionante é a sua aparência. A maioria das descobertas de exoplanetas até agora vieram de regiões relativamente próximas da Via Láctea. No entanto, Roman irá pesquisar regiões em grande parte inexploradas da Via Láctea, proporcionando uma visão mais ampla dos sistemas planetários da nossa galáxia.
“A nossa galáxia alberga uma variedade de ambientes diferentes, mas na nossa busca por exoplanetas, estamos apenas a explorar 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 a preparar Roman para suas observações de trânsitos de exoplanetas. “Roman irá expandir a pesquisa o suficiente para incluir outros habitats galácticos, o que poderá ajudar-nos a compreender como a formação de planetas varia em diferentes regiões da Via Láctea.”
Hoje, a maioria dos exoplanetas conhecidos situam-se a alguns milhares de anos-luz da Terra. Uma das principais pesquisas de Roman irá muito além disso, examinando estrelas através do denso bojo central da Via Láctea e até os confins da galáxia.
Procurando por novos mundos na galáxia
Roman continuará a monitorar estrelas em grande parte da Via Láctea, procurando por mudanças em seu brilho.
Uma técnica depende de trânsitos planetários. Da nossa perspectiva, quando um planeta passa em frente da sua estrela, bloqueia uma pequena quantidade de luz estelar, fazendo com que a estrela escureça temporariamente.
O telescópio também usará uma segunda tecnologia chamada microlente. Durante estes eventos, a gravidade da estrela em primeiro plano e de quaisquer planetas companheiros amplifica a luz da estrela de fundo mais distante, fazendo-a parecer mais brilhante por um breve período.
Cada método é sensível a diferentes tipos de planetas.
Espera-se que esta técnica de trânsito descubra cerca de 100.000 mundos e seja 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.
Espera-se que a microlente revele mais de 1.000 mundos e é excelente na localização de planetas distantes de suas estrelas, incluindo sistemas semelhantes ao nosso próprio sistema solar. Pode detectar planetas tão pequenos como a Terra e Marte, tanto dentro da zona habitável como mais distantes das suas estrelas. Descobrir muitos destes mundos seria extremamente difícil, se não impossível, utilizando outros métodos de detecção.
Juntos, estes métodos complementares permitirão aos cientistas estudar como os planetas se formaram em toda a Via Láctea, incluindo a região onde o nosso sistema solar pode ter se originado.
Pistas sobre a origem da Terra
Hoje, nosso sistema solar está a aproximadamente 27.000 anos-luz do centro da Via Láctea. Os investigadores acreditam que pode ter-se formado a cerca de 10.000 anos-luz do centro da Via Láctea e depois deslocado gradualmente para a sua localização actual.
A evidência desta ideia vem principalmente da composição química do sol.
Os astrônomos usam o termo elemento pesado para descrever todos os elementos, exceto hidrogênio e hélio, que foram criados logo após a formação do universo. Elementos mais pesados são produzidos dentro das estrelas e tornam-se mais abundantes com o tempo, à medida que gerações de estrelas vivem e morrem.
Estrelas localizadas nas regiões externas das galáxias geralmente contêm menos elementos pesados. Em comparação, as estrelas no bojo galáctico são mais antigas e tendem a ser 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 podem produzir mais planetas. Em alguns casos, a composição da estrela pode até afetar a formação dos planetas.
Os astrónomos encontraram evidências desta relação entre estrelas próximas.
“Estrelas com mais elementos pesados tendem a ter mais planetas, especialmente planetas 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 grupos díspares de estrelas e planetas na Via Láctea, Roman pode expandir enormemente estes estudos e ajudar a revelar quão comuns são sistemas planetários como o nosso.
“Roma será particularmente poderoso porque observará centenas de 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, detectando planetas simulados e usando aprendizado de máquina para filtrar falsos positivos”.
Todos os dados recolhidos por Roman serão disponibilizados publicamente, permitindo que investigadores e cientistas cidadãos participem na procura de novos mundos.
Estude atmosferas alienígenas e clima
Roma também pode fornecer informações atmosféricas sobre os milhares de planetas em trânsito que descobre.
“Roman não analisará a atmosfera tão profundamente quanto o Telescópio Espacial James Webb da NASA, mas irá coletar informações diferentes sobre uma área maior”, disse Wilson.
O Telescópio Espacial James Webb concentra-se na análise química detalhada de planetas individuais, enquanto Roman estudará padrões mais amplos de temperatura e clima em milhares de mundos. Este grande conjunto de dados estatísticos pode identificar tendências importantes e ajudar a orientar futuras observações do Webb e de outros observatórios.
Uma área de foco serão os “Júpiteres quentes”, planetas gigantes aproximadamente do mesmo tamanho de Júpiter que orbitam muito perto de suas estrelas. Como Júpiter tem cerca de 11 vezes a largura da Terra, estes mundos são enormes e muitas vezes completam uma órbita em apenas alguns dias. Suas altas temperaturas permitem que emitam radiação infravermelha detectável.
O instrumento infravermelho de Roman será capaz de observar estes planetas luminosos e estudar como o seu brilho muda ao longo do tempo.
Quando um Júpiter quente passa na frente de sua estrela, os astrônomos 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 é,” disse Wilson. “Ao rastrear como o brilho do planeta muda ao longo da sua órbita, Roman também pode ver diferenças entre o dia e a noite e detectar mudanças até mesmo nas regiões mais quentes da Terra. Isto nos fala sobre os ventos atmosféricos e os ciclos térmicos.”
Uma nova era de descoberta de exoplanetas
A missão Kepler da NASA transformou a ciência dos exoplanetas ao monitorar aproximadamente 100.000 estrelas e demonstrar que os planetas são comuns em toda a Via Láctea.
“O levantamento de 100.000 estrelas da agora aposentada missão Kepler da NASA revolucionou o campo de exoplanetas há mais de uma década e disse-nos que os planetas são ainda mais comuns do que estrelas na nossa galáxia”, disse o astrónomo da NASA Goddard Jorge Martinez Palomeira, que está a ajudar a preparar os dados de exoplanetas de Roman.
Espera-se que Roman leve esse legado ainda mais longe. Só o seu Galactic Bulge Survey observará aproximadamente 100 milhões de estrelas enquanto explora regiões ainda largamente desconhecidas da Via Láctea.
“O Galactic Bulb Survey de Roman observará aproximadamente 100 milhões de estrelas e sondará regiões inexploradas da nossa galáxia, fornecendo um conjunto de dados fundamental que também revolucionará a nossa compreensão de outros mundos e do nosso lugar no universo.”
