Novo telescópio espacial da Nasa vai investigar os eventos mais violentos do universo

Um novo telescópio espacial da Nasa vai estudar o universo em luz ultravioleta para revelar os eventos violentos e turbulentos que borbulham sob o que parece ser um mar cósmico de tranquilidade.

A missão Ultraviolet Explorer (UVEX), desenvolvida pela Nasa em conjunto com o Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), será a primeira a criar mapas profundos de todo o céu em luz ultravioleta. Assim, quando for lançada em 2031, a UVEX se juntará a novos levantamentos de mapeamento celeste, como o SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) da Nasa, que rastreia o cosmos no infravermelho, e o Observatório Vera C. Rubin, que faz o mesmo sobre o hemisfério sul em luz visível, na criação de mapas do céu profundo em uma ampla faixa do espectro eletromagnético.

As visões ultravioletas da UVEX revelarão eventos explosivos, como as colisões entre cadáveres estelares ultradensos chamados estrelas de nêutrons e as explosões de supernovas que marcam as mortes de estrelas massivas e os nascimentos de estrelas de nêutrons e buracos negros. Além disso, o telescópio ultravioleta da Nasa deve ser capaz de detectar uma multidão de galáxias de baixa massa muito mais próximas da Via Láctea do que galáxias semelhantes que estão sendo observadas atualmente a milhões e até bilhões de anos-luz de distância pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) da Nasa.

A missão UVEX, de US$ 590 milhões, vai “avançar fronteiras fundamentais na astrofísica, desde a compreensão das menores galáxias até o diagnóstico das consequências de fusões de estrelas de nêutrons e outras explosões cósmicas”, disse a principal investigadora da missão, a professora de física do Caltech Fiona Harrison, em um comunicado de 27 de outubro.

“A primeira grande missão espacial ultravioleta em duas décadas, a UVEX é um salto ousado em nossa exploração do universo ultravioleta”, afirmou o presidente do Caltech, Ray Jayawardhana, no mesmo comunicado.

Vida, morte e pós-vida cósmica

A UVEX se beneficiará de um grande salto na sensibilidade UV graças aos seus sensores construídos pelo Caltech, que são baseados na tecnologia de imagem de semicondutor óxido-metal complementar (CMOS). Isso ajudará a espaçonave a aproveitar o que Harrison descreveu como “a oportunidade não aproveitada no UV”.

A UVEX estará unicamente posicionada para avistar milhões de galáxias pequenas, próximas e tênues que estão repletas de estrelas bebês que emitem luz UV brilhante. “Na luz óptica, é muito difícil distinguir essas galáxias próximas de galáxias distantes que parecem semelhantes”, disse Harrison. “A luz UV as tornará mais fáceis de encontrar.”

A UVEX não investigará apenas a infância das estrelas, no entanto. Ela também examinará as mortes de estrelas antigas na forma de supernovas.

As supernovas ocorrem quando uma estrela massiva fica sem combustível para a fusão nuclear e não consegue mais se sustentar contra o empurrão interno de sua própria gravidade. À medida que o núcleo da estrela colapsa, suas camadas externas são lançadas para o exterior em explosões cósmicas que chamamos de supernovas.

Este é um processo que os cientistas estão ansiosos para entender, pois essas explosões lançam os elementos pesados forjados durante a vida das estrelas nas galáxias vizinhas. Esse material se torna os blocos de construção da próxima geração de estrelas, planetas e possivelmente até da vida.

Mistérios das estrelas de nêutrons

A UVEX também investigará o que acontece com os produtos finais de algumas supernovas, as estrelas de nêutrons, quando elas se encontram e se fundem.

As estrelas de nêutrons contêm entre uma e duas vezes a massa do sol espremida em uma largura de cerca de 12 milhas (20 quilômetros). Isso significa que elas são compostas de matéria tão densa que, se uma colher de chá dela fosse trazida para a Terra, pesaria mais de 1 bilhão de toneladas. Isso é equivalente a empilhar cerca de 9 milhões de baleias azules adultas em uma colher.

Portanto, quando estrelas de nêutrons em sistemas binários giram em espiral e se fundem, elas criam um ambiente tão violento que é o único lugar no universo onde os cientistas têm certeza de que elementos mais pesados que o chumbo, como ouro, prata e platina, podem ser forjados. Atualmente, as fusões de estrelas de nêutrons são detectadas por ondulações no tecido do espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais.

Os cientistas podem então acompanhar as consequências das fusões observando-as em luz eletromagnética, desde raios gama de alta energia até ondas de rádio de baixa energia. Assim, a UVEX adicionará outro aspecto à investigação de colisões de estrelas de nêutrons e à nossa compreensão de onde os elementos pesados se originam.

A manobrabilidade do novo telescópio espacial permitirá que ele observe esses eventos explosivos muito pouco tempo depois de acontecerem, dando-lhe uma vantagem sobre outros instrumentos, incluindo o antigo Telescópio Espacial Hubble da Nasa.

“Com a UVEX, agora seremos capazes de acompanhar eventos de ondas gravitacionais em luz ultravioleta”, disse a membro da equipe UVEX e cientista do Caltech Mansi Kasliwal no mesmo comunicado. “Posso contar em duas mãos quantos espectros temos de eventos transitórios em sua fase de infância com o Telescópio Espacial Hubble. O Hubble é, obviamente, incrível e tem algumas capacidades ultravioleta, mas não pode girar rapidamente para observar eventos em tempo real.”

A UVEX também será revolucionária no estudo de estrelas azuis que tiveram suas camadas externas de hidrogênio arrancadas por estrelas companheiras. Essas estrelas oferecem aos pesquisadores uma oportunidade única de estudar o interior das estrelas, que geralmente é obscurecido por suas camadas externas.

“Seremos capazes de ver o que está dentro das estrelas”, disse Kareem El-Badry, professor associado de astronomia no Caltech e membro da equipe UVEX, no mesmo comunicado. “Só conhecemos um pequeno número de estrelas peladas desse tipo agora. A UVEX encontrará centenas.”

Todos os elementos discutidos acima são as descobertas e investigações esperadas com as quais a UVEX estará envolvida. Talvez ainda mais emocionante, no entanto, sejam os elementos inesperados do universo que ela descobrirá.

“Cada vez que você olha para os céus em um novo comprimento de onda, você aprende algo novo e inesperado”, disse El-Badry.