Telescópio retangular pode fotografar exoplanetas na zona habitável

 Telescópio retangular

Já começamos a fotografar exoplanetas diretamente, mas até agora só conseguimos enxergar gigantes gasosos - observar um exoplaneta semelhante à Terra permanece um desafio a ser vencido. Mesmo no melhor cenário possível, a estrela é um milhão de vezes mais brilhante do que o planeta, de modo que não há esperanças de fotografar uma exoterra a uma distância da sua estrela onde ela possa conter água em estado líquido, na chamada zona habitável.

Projeto conceitual para um telescópio espacial retangular, inspirado no JWST. O destaque fica para o longo espelho retangular, que poderá ser desdobrado no espaço.  

A teoria óptica estabelece que a melhor resolução que se pode obter nas imagens de um telescópio depende do tamanho do telescópio e do comprimento de onda da luz observada. Planetas com água líquida emitem mais luz em comprimentos de onda em torno de 10 micrômetros, o que é cerca de 20 vezes o comprimento de onda típico da luz visível.

Nesse comprimento de onda, um telescópio precisa ter pelo menos 20 metros de diâmetro para alcançar uma resolução suficiente para separar um planeta de sua estrela a uma distância de 30 anos-luz, além de precisar estar no espaço, já que olhar através da atmosfera da Terra borraria muito a imagem. No entanto, nosso maior telescópio espacial, o James Webb (JWST), tem apenas 6,5 metros de diâmetro, e exigiu esforços e recursos no limite da nossa tecnologia.Materiais para construção.

Mas talvez haja uma saída: Fabricar um telescópio retangular. Um espelho retangular pode ser simplesmente dobrado e empilhado, facilitando muito a engenharia de desdobramento no espaço e o tamanho necessário do foguete para seu lançamento.

"Nós propomos uma alternativa mais viável. Mostramos que é possível encontrar planetas semelhantes à Terra, próximos, orbitando estrelas semelhantes ao Sol, com um telescópio aproximadamente do mesmo tamanho do JWST, operando aproximadamente no mesmo comprimento de onda infravermelho (10 micrômetros) do JWST, e com um espelho retangular de 1 por 20 metros, em vez de um círculo de 6,5 metros de diâmetro," propõem Heidi Newberg e colegas do Instituto Politécnico Rensselaer, nos EUA.

Diagrama esquemático de um telescópio espacial retangular com espelho convencional (sem escala). O espelho primário de 20 m é mostrado de lado. O espelho secundário tem 1 m × 2,3 m e está posicionado a cerca de 23 m de distância.

Encontrando planetas com um telescópio retangular

Mas como um telescópio de 1 x 20 metros irá substituir o campo de visão de um telescópio redondo de 20 metros?

"Para encontrar exoplanetas em qualquer posição ao redor de uma estrela, o espelho pode ser girado, de modo que seu eixo longitudinal às vezes se alinhe com a estrela e o planeta," explicou Newberg. 

Isso significa que serão necessárias no mínimo duas imagens para cada ponto de observação: Para detectar exoplanetas em todas as orientações, o telescópio terá capturar uma imagem com o espelho primário girado 90° em relação à outra. Na verdade, como tipicamente não há pistas de onde o planeta possa estar - o ângulo do planeta em torno da sua estrela hospedeira - para se obter uma resolução ideal será necessário girar o eixo longo do espelho enquanto ele permanece apontado diretamente para a estrela hospedeira, para tentar todos os ângulos possíveis de posição do exoplaneta.

Outra vantagem é que um espelho retangular tão comprido - com uma proporção comprimento/altura muito elevada - pode ser usado para coletar luz em qualquer comprimento de onda, permitindo estudos mais amplos não apenas de exoplanetas, mas de diversos outros objetos e fenômenos astrofísicos.

Segundo os cálculos da equipe, se existir uma média de um planeta semelhante à Terra orbitando cada estrela semelhante ao Sol, então uma missão científica com duração de 3,5 anos, bastante realista para um telescópio espacial, permitiria identificar cerca de 30 planetas promissores.

"Mostramos que este projeto pode, em princípio, encontrar metade de todos os planetas semelhantes à Terra existentes orbitando estrelas semelhantes ao Sol em um raio de 30 anos-luz em menos de três anos. Embora nosso projeto precise de mais engenharia e otimização antes que suas capacidades sejam garantidas, não há requisitos óbvios que exijam intenso desenvolvimento tecnológico, como é o caso de outras ideias inovadoras," disse Newberg.

Inovação Tecnológica