Em artigo recente, equipe internacional descreve cientificamente proposta de novo telescópio.
A energia na maior parte do espectro eletromagnético é absorvida pela atmosfera terrestre. Por isso, para observar o Universo em Raios X, ultravioleta ou infravermelho, por exemplo, é preciso utilizar um telescópio espacial. Além disso, devido ao tamanho do Universo e à sua expansão contínua, a luz das primeiras galáxias é esticada até o infravermelho. Essa luz antiga contém pistas sobre as origens do Universo e requer um telescópio infravermelho poderoso para ser detectada.
Ambientes densos, como os discos protoplanetários, são opacos à maior parte da luz vísvel, mas a luz infravermelha pode revelar o que está acontecendo nesses ambientes de formação de planetas. A poeira absorve a luz, emite-a no infravermelho e também a dispersa. Isso confunde os telescópios ópticos, mas os telescópios infravermelhos foram projetados para não passar por isso.
Agora, uma equipe de astrônomos americanos e europeus juntou-se ao coro que pede um novo telescópio espacial infravermelho. O nome provisório é Grande Telescópio de Abertura Única para Estudos do Universo (SALTUS, Single Aperture Large Telescope for Universe Studies). Em um novo artigo, os astrônomos descrevem o caso científico do SALTUS. O autor principal é Gordon Chin, do Centro de Voo Espacial Goddard, da NASA.
“A missão da sonda SALTUS fornecerá um poderoso observatório espacial apontado para o infravermelho distante […] para explorar nossas origens cósmicas e a possibilidade de vida em outros lugares”, escrevem os cientistas.
Se for construída, o SALTUS será diferente do Telescópio Espacial James Webb (JWST). O JWST tem quatro instrumentos que cobrem uma faixa de frequência infravermelha de 600 a 28.500 nm (0,6 a 28,5 μm), que vai do infravermelho próximo (NIR) ao médio (MIR). O SALTUS cobriria de 34 a 660 μm, o infravermelho distante (FIR). Essa faixa não está disponível para nenhum observatório atual.
Assim como uma câmera óptica deve ter o interior mais escuro que o ambiente, telescópios de infravermelho precisam ser mantidos frios. Eles usam anteparos térmicos e resfriadores criogênicos para isso. Quanto mais longa a onda infravermelha, mais frio o sensor precisa estar. Os anteparos são passivos e resfriam o espelho primário, mas os instrumentos exigem resfriamento criogênico ativo, e esses sistemas têm uma vida útil limitada – restringindo a duração da missão. No caso da SALTUS, a duração básica é de cinco anos.
Sem precedentes Durante esses cinco anos, a SALTUS usará seu espelho primário de 14 m (o primário do JWST tem 6,5 m) e seu par de instrumentos para abrir uma “poderosa janela para o Universo, por meio da qual poderemos explorar nossas origens cósmicas”..
Os dois instrumentos são o espectrômetro SAFARI-Lite (SALTUS Far-Infrared Lite) e o HiRX (High-Resolution receiver). Com esses instrumentos, a SALTUS complementará as observações do JWST e do Grande Observatório Milimétrico/submilimétrico do Atacama (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array, ALMA).
O design do SALTUS apresenta um espelho primário inflável, algo novo em telescópios espaciais, mas já com décadas de uso em telecomunicações terrestres. Um anteparo solar de duas camadas manterá o espelho inflável resfriado.
Sua abertura é tão grande que será o único observatório de FIR com resolução na escala de segundos de arco. Toda a sua volta é dividida em 360°, cada grau em 60′ (minutos de arco) e cada minuto em 60″ (segundos de arco). 1′, um segundo de arco, é exemplificado como distinguindo algo com 4,8 mm de largura a 1 km de distância.
Origens A grande abertura do SALTUS proporcionará alta sensibilidade e tem como objetivo responder a algumas perguntas fundamentais. “Isso permitirá desvendar a verdadeira natureza do Universo frio, que contém as respostas para muitas das perguntas sobre nossas origens cósmicas”, escrevem os autores.
Para entender como a habitabilidade se desenvolve enquanto planetas estão se formando, o telescópio rastreará carbono, oxigênio e nitrogênio em mil discos protoplanetários diferentes. Ele tem o poder de reconhecer várias espécies moleculares e atômicas e diferentes modos de estruturas de gelo e alguns minerais. Nenhum telescópio existente tem essa capacidade.
A habitabilidade, pelo que entendemos, gira em torno da água – que começa sua jornada nas mesmas nuvens moleculares onde as estrelas se formam. O SALTUS acompanhará essa jornada, das nuvens moleculares aos discos protoplanetários, aos planetesimais gelados e aos cometas que levam a água a planetas como a Terra. Uma parte importante do trabalho será a derivação das proporções de deutério e hidrogênio.
Em escalas maiores, o telescópio medirá como as galáxias se formam e adquirem mais massa. Ele medirá elementos pesados e poeira interestelar desde as primeiras galáxias do Universo até os dias atuais. Também investigará a evolução simbiótica de galáxias e seus buracos negros supermassivos.
Acompanhar a rápida evolução dos grãos de poeira nas galáxias no primeiro bilhão de anos do Universo faz parte da compreensão da formação e evolução das galáxias. O SALTUS pode fazer isso observando hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) e suas linhas espectrais. Algumas linhas espectrais de PAHs são muito fracas para nossos equipamentos atuais, mas totalmente acessíveis para o SALTUS.
Há um vínculo causal entre a formação de estrelas e os núcleos galácticos ativos (AGNs) que influencia o crescimento e a evolução das galáxias. Mas os dois fenômenos ocorrem em escalas espaciais extremamente diferentes e a fase que os une é obscurecida pela poeira. A espectroscopia de alta resolução e sensibilidade para FIR desse telescópio proporcionará aos astrônomos uma visão mais clara dos AGNs e de como eles moldam as galáxias.
Conceito O telescópio seria colocado em órbita redor do ponto Lagrange L2, atrás da Terra na linha que liga nosso planeta ao Sol. Sua distância máxima da Terra seria de 1,8 milhão de km. Essa órbita daria ao telescópio duas zonas de visualização contínuas de 20º ao redor dos polos da eclíptica, resultando em uma cobertura total do céu a cada seis meses.
O conceito do SALTUS foi uma resposta à Pesquisa Decadal de 2020 e ao Roteiro Astrofísico da NASA. Também é uma resposta direta à solicitação Explorador de Sondas Astrofísicas (Astrophysics Probe Explorer, APEX) da NASA de 2023. As perguntas que ela ajudará a responder vêm diretamente desses trabalhos.
“O SALTUS tem a sensibilidade e a resolução espacial para abordar não apenas as questões científicas em aberto do ano de 2023, mas, o que é mais importante, as questões desconhecidas que serão levantadas na década de 2030”, escrevem os autores em seu resumo. “O SALTUS é voltado para o futuro e bem adequado para atender às necessidades atuais e futuras da comunidade astronômica.”
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