O que o telescópio Nancy Grace Roman vai revelar sobre o Universo

Onde o telescópio vai operar?

Depois do lançamento, o Roman seguirá para uma região próxima ao ponto L2 do sistema Sol–Terra, a aproximadamente 1,5 milhão de quilômetros da Terra. Essa posição fica na direção oposta ao Sol e oferecerá uma geometria de observação adequada para os levantamentos infravermelhos de grandes áreas do céu.

Por que a NASA construiu o Roman?

A missão foi criada para investigar algumas das principais perguntas ainda sem resposta na astrofísica:

• Energia escura: o que está fazendo o Universo se expandir cada vez mais rápido?
• Matéria escura: como essa matéria invisível se distribui e influencia o crescimento das estruturas cósmicas?
• Exoplanetas: quão comuns são os planetas fora do Sistema Solar, especialmente os frios e de baixa massa?
• Evolução das galáxias: como galáxias e quasares mudaram ao longo de bilhões de anos?
• Astrofísica infravermelha: o que a luz infravermelha pode revelar sobre regiões cobertas por poeira, galáxias distantes, estrelas e sistemas planetários?

Em vez de observar apenas um objeto muito fraco por vez, o Roman foi projetado para examinar grandes regiões do céu de maneira rápida e consistente. Essa escala aumenta a chance de encontrar objetos raros, eventos passageiros e padrões sutis na estrutura cósmica — além de permitir medições estatísticas mais confiáveis.

O diferencial é enxergar muito mais céu de uma vez

O WFI será uma câmera infravermelha de 300 megapixels, com um campo de visão pelo menos 100 vezes maior que o do Hubble. Cada imagem cobrirá uma área do céu maior que o tamanho aparente da Lua cheia, mantendo capacidade de produzir imagens com resolução inferior a um segundo de arco.

Essa combinação dará ao Roman um papel único na astronomia espacial:

1. Mapear mais céu em cada exposição: grandes levantamentos poderão ser feitos em menos tempo.
2. Encontrar eventos e objetos raros: uma área maior aumenta a probabilidade de registrar galáxias incomuns, objetos variáveis e fenômenos de curta duração.
3. Formar amostras estatísticas mais fortes: catálogos extensos ajudam a diferenciar sinais cósmicos reais de variações aleatórias.
4. Indicar alvos para estudos detalhados: Hubble, Webb e observatórios em solo poderão investigar os objetos mais interessantes em profundidade.

Segundo a NASA, o Roman poderá medir a luz de aproximadamente 1 bilhão de galáxias ao longo de sua missão. Nos cinco primeiros anos, a previsão é que o observatório produza cerca de 11 terabits de dados por dia e mais de 20 petabytes no período.

O que o Roman vai observar?

O programa de observação combina três grandes levantamentos definidos pela comunidade científica com outros projetos de astrofísica. Os levantamentos principais são o High-Latitude Wide-Area Survey, o High-Latitude Time-Domain Survey e o Galactic Bulge Time-Domain Survey.

O levantamento de grande área combinará imagens e espectroscopia em milhares de graus quadrados do céu. Seu objetivo central é investigar a expansão cósmica por meio da distribuição das galáxias e das formas de galáxias distantes. Os mesmos dados também poderão ser usados para estudar objetos do Sistema Solar, a estrutura da Via Láctea, galáxias próximas, quasares e a evolução das galáxias até a época da reionização.

Os dados do Roman deverão ser disponibilizados publicamente sem um período exclusivo de acesso para equipes específicas. Isso permitirá que diversos grupos de pesquisa analisem os resultados e explorem perguntas que vão além dos objetivos principais da missão.

Como o Roman investigará a energia escura e a matéria escura?

Para estudar a energia escura, o telescópio vai medir tanto como o Universo se expandiu quanto como suas estruturas cresceram ao longo do tempo. Entre as técnicas previstas estão medições de distância por supernovas, estudos de desvios para o vermelho e oscilações acústicas bariônicas, além da análise de lentes gravitacionais fracas.

A lente gravitacional fraca será especialmente importante para estudar a matéria escura. A gravidade da matéria existente entre nós e galáxias mais distantes desvia levemente a luz dessas galáxias e altera suas formas aparentes. Ao medir essas distorções correlacionadas em uma área enorme, os astrônomos poderão criar mapas da matéria total — inclusive da matéria escura, que não emite nem reflete luz detectável.

Ao comparar a história da expansão cósmica com o crescimento das estruturas, os pesquisadores poderão testar diferentes explicações para a aceleração do Universo. Os resultados podem mostrar se a energia escura se comporta como previsto ou se apontam para uma mudança na compreensão atual da gravidade e da cosmologia.

Como o telescópio vai encontrar exoplanetas?

O Galactic Bulge Time-Domain Survey observará repetidamente uma região densa na direção do centro da Via Láctea. Para isso, usará a microlente gravitacional, um fenômeno em que a gravidade de uma estrela mais próxima amplia temporariamente a luz de outra estrela, mais distante, quando as duas ficam aproximadamente alinhadas.

Se a estrela mais próxima tiver um planeta, esse planeta poderá produzir um breve sinal adicional no padrão de brilho. A técnica é particularmente útil para encontrar planetas frios, de baixa massa ou que vagam livremente pelo espaço — mundos que podem ser difíceis de detectar pelos métodos de trânsito ou de velocidade radial.

O Roman também levará o Coronagraph Instrument, um demonstrador de tecnologia, e não a câmera principal da missão. Ao reduzir o brilho da estrela hospedeira, o instrumento testará técnicas de imagem direta de planetas maduros do tamanho de Júpiter orbitando estrelas próximas semelhantes ao Sol. Os resultados poderão contribuir para o desenvolvimento de futuros observatórios capazes de obter imagens de planetas menores, potencialmente semelhantes à Terra.

Os dois instrumentos do Roman

Wide Field Instrument

O WFI será o principal instrumento científico do Roman. Ele fará imagens infravermelhas de grandes áreas e espectroscopia usando vários filtros, um grisma e um prisma de baixa resolução. Essas capacidades sustentarão os programas de cosmologia, evolução galáctica, observação de fenômenos variáveis e microlentes gravitacionais.

Coronagraph Instrument

O Coronagraph Instrument será dedicado à demonstração de tecnologias para imagens diretas de alto contraste. Sua função é testar formas de bloquear ou reduzir a luz das estrelas, tornando possível detectar planetas muito mais fracos ao lado delas. É uma frente tecnológica importante, mas a principal força científica do Roman continuará sendo a capacidade panorâmica do WFI.

Roman, Hubble e Webb terão funções diferentes

O Roman não foi projetado para substituir o Hubble nem o telescópio espacial James Webb. Os três observatórios terão estratégias de observação complementares:

• Roman: examinará grandes áreas do céu com rapidez, identificando padrões, populações de objetos, eventos transitórios e alvos promissores.
• Hubble: continuará fornecendo imagens nítidas e um extenso arquivo de observações de objetos e regiões selecionados.
• Webb: estudará alvos específicos com mais detalhes e poderá observar épocas mais antigas do Universo, com alta resolução e em comprimentos de onda infravermelhos mais longos.

A própria NASA resume essa divisão de forma simples: o Roman fará levantamentos amplos, enquanto Hubble e Webb se concentrarão em objetos ou regiões específicas. Assim, os grandes mapas do Roman funcionarão como uma camada de descoberta e contexto, orientando observações detalhadas por outros telescópios.

O impacto da missão estará no tamanho da amostra

Entre as descobertas mais esperadas estão novos planetas, medições mais precisas da energia escura e mapas detalhados da estrutura cósmica. Mas a contribuição mais ampla do Roman virá da combinação entre imagens infravermelhas nítidas, espectroscopia, observações repetidas e acesso aberto a conjuntos de dados gigantescos.

Essa abordagem permitirá estudar tanto as grandes questões — como a expansão do Universo e a formação de suas estruturas — quanto fenômenos mais específicos, do centro congestionado da Via Láctea a galáxias distantes e sistemas planetários ainda desconhecidos.

A inovação essencial do Roman não será apenas enxergar mais longe. Será enxergar uma porção muito maior do céu ao mesmo tempo, transformando o Universo em um levantamento que pode ser analisado como uma população inteira, e não somente como uma coleção de objetos individuais.