Novembro 30, 2020

Turno Zero

Notícias Completas mundo

Os cientistas acreditam que um telescópio lunar gigante poderia detectar as primeiras estrelas no espaço

Uma equipe de astrônomos está revivendo uma ideia que a NASA deixou de fora há dez anos: um enorme observatório instalado na lua. Apelidado de “Ultimately Large Telescope”, a instalação ultrapassaria facilmente qualquer outro telescópio de sua classe e localizaria objetos que existem em teoria. , mas nunca foi visto.

Um grande telescópio com um espelho líquido instalado na superfície lunar poderia fazer uma tarefa que nenhum outro telescópio pode fazer: procurar sinais das primeiras estrelas no espaço. Até mesmo o poderoso Telescópio Espacial James Webb, que é programado que será lançado em 31 de outubro de 2021, não será capaz de ver as primeiras estrelas.

É o que dizem os astrônomos da Universidade do Texas em Austin, que publicaram seus argumentos detalhadamente em um artigo que será publicado em uma futura edição da revista. Astrophysical Journal (a pré-impressão está disponível em arXiv)

Imagem conceitual Em última análise, um grande telescópio. A versão proposta pelos autores do novo estudo seria cinco vezes maior que esta. Crédito: Roger Angel et al. / Universidade do Arizona

O conceito remonta a 2008, quando uma equipe de astrônomos da Universidade do Arizona Perguntou telescópio de espelho lunar com líquido. A NASA logo flertou com a ideia, mas acabou abandonando o conceito devido à falta de pesquisas científicas relevantes relacionadas às estrelas da população III – as primeiras estrelas a aparecer no espaço. Um telescópio na Lua poderia varrer o espaço sem ser perturbado pelos efeitos atmosféricos e poluição luminosa.

“Ao longo da história da astronomia, os telescópios se tornaram mais poderosos, permitindo-nos explorar fontes de tempos cósmicos anteriores sucessivos – chegando mais perto do Big Bang”, disse Volker Bromm, co-autor do artigo, em liberação do Observatório McDonald da Universidade do Texas. “O próximo Telescópio Espacial James Webb (JWST) chegará ao momento em que as galáxias se formaram.”

O problema é que o JWST, por mais poderoso que seja, não será capaz de detectar objetos menores e mais escuros que existiam antes da formação das galáxias, as chamadas estrelas Pop III. O momento da “primeira luz” está além das capacidades até mesmo do poderoso JWST e, em vez disso, precisa de um telescópio ‘final’ ”, disse Bromm.

As estrelas pop III apareceram várias centenas de milhões de anos após o Big Bang, geradas a partir de uma mistura de gás de hidrogênio e hélio. A teoria sugere que eles eram dezenas a centenas de vezes maiores que o nosso Sol, mas mesmo assim, não correspondem ao tamanho e brilho de toda a galáxia. Como tal, as estrelas do Pop III escaparam da descoberta.

No entanto, os autores do novo estudo, liderado por Anna Schauer, pesquisadora associada do Hubble da NASA, dizem que as estrelas do Pop III devem ser descobertas. Precisamos apenas identificar seus locais de origem, que devem ter a forma de um “mini halo”. As primeiras estrelas nasceram dentro de minúsculas protogaláxias, mas as lâmpadas desses objetos são “muito fracas para serem detectadas mesmo em tempos de exposição mais longos”, como os autores escrevem em seu artigo.

.js">

“Nossa galáxia vizinha, Andrômeda, tem cerca de um trilhão de estrelas e só podemos vê-la a olho nu em lugares muito escuros da Terra”, explicou Schauer por e-mail. “Essas primeiras galáxias minúsculas têm de 10 a 1.000 estrelas e estão muito mais distantes – levou mais de 13 bilhões de anos para a luz chegar à Terra. Ambos os fatores trabalham juntos, e esperamos que os mini halos sejam cerca de 100 trilhões de vezes mais fracos do que Andrômeda. “

Quando você estudou as estrelas do Pop III, podemos analisar as condições no universo primitivoela adicionou.

“No início do universo, antes do aparecimento das primeiras estrelas, a matéria visível era composta apenas de hidrogênio e hélio. As estrelas são necessárias para ‘criar’ elementos superiores, por exemplo, oxigênio e carbono, que são a base da vida “, disse Schauer.” Fazemos simulações de computador para entender melhor as estrelas Pop III, mas ainda não temos certeza de quanto essas primeiras estrelas eram maciça e grande e se surgiram em aglomerados maiores ou menores. Essas questões podem ser respondidas por observações. “

É aqui que o observatório lunar pode ajudar. E, de fato, Schauer e seus colegas calcularam os números, descobrindo que um telescópio espelho grande o suficiente na superfície lunar resolveria o problema. Niv Drory, co-autor e pesquisador científico sênior do McDonald Observatory, disse que o Ultimate Large Telescope proposto é “perfeito” para o desafio.

Localizado no pólo norte ou sul da Lua, um espelho estacionário teria 100 metros de diâmetro. O telescópio seria autônomo e alimentado por uma usina solar próxima. O observatório iria transmitir dados para um satélite localizado na órbita lunar.

O espelho telescópico seria de líquido e não de vidro, pois essa solução é mais fácil e acessível em termos de transporte. O espelho teria que girar continuamente para manter a superfície do líquido em uma forma parabólica. Um líquido metálico cobriria a camada superior do espelho para fornecer a refletividade necessária. Para evitar que o excesso de calor estrague o show, um telescópio seria construído dentro da cratera de impacto e colocado em sombras perpétuas.

No entanto, como os autores escrevem, “não está claro que efeito a poeira lunar teria no instrumento e nas observações”.

Olhando para o cosmos, em última análise, um grande telescópio seria colocado em um único pedaço do céu para absorver o máximo de luz possível, enquanto procurava mini-halos na rede do infravermelho próximo e em desvios para o vermelho extremo (objetos cuja luz é muito vermelha), o que significa que os comprimentos de onda se expandiram conforme o universo se expande – eles estão mais longe e quanto mais longe olhamos para o espaço, mais profundamente veremos o tempo). Como os autores observam em seu artigo, os mini halos devem trazer uma assinatura reconhecível, portanto, devem ser “identificados de forma única”.

Claro, não olharíamos diretamente para as estrelas Pop III, mas seus lugares de origem – uma espécie de evidência de sua existência e certamente o máximo que podemos.

Olhando para o futuro, Schauer está animado com o lançamento do JWST, que permitirá aos cientistas estudar o universo primitivo, incluindo a primeira geração de estrelas que apareceu após a formação das estrelas Pop III.

“Espero que teóricos e observadores trabalhem juntos no futuro para desenvolver ainda mais a tecnologia para este telescópio lunar”, disse ela. “Eu também espero que as pessoas retornem à Lua para potencialmente estabelecer um lugar onde ULT possa ser construído.”

Esta não é a única proposta para construir um grande telescópio na Lua. Nosso robô JPL Saptarshi Bandyopadhyay delineou sua visão de um observatório lunar a ser construído dentro de uma grande cratera de impacto. Ao contrário do Ultimate Large Telescope (que procura fontes de luz infravermelha), Lunar Crater Radio Telescope seria um radiotelescópio ultralongo capaz de detectar alguns dos mais fracos – e mais distantes – sinais que viajam pelo espaço. O projeto Bandyopadhyay é atualmente na primeira fase do Innovative Advanced Concepts Program (NIAC) da NASA.

Um dia poderemos ver a fase NIAC da NASA para o Ultimately Large Telescope. As primeiras estrelas ficam impacientes.