Novo telescópio espacial, LUVOIR, é 40 vezes mais poderoso do que o Hubble

Sistema Solar
Imagine como seria capturar imagens de gêiseres diretamente da Europa e Encélado, erupções em Io ou mapear os campos magnéticos dos gigantes de gás daqui, perto do nosso próprio mundo? Imagine olhar para um mundo distante no Cinturão de Kuiper e não apenas obter um único pixel de luz para explorar, mas uma imagem do mundo em si e ser capaz de discernir características da superfície? Essa é a promessa de um telescópio espacial de dez metros ou mais, que deveria não apenas ser capaz de capturar imagens incríveis desses mundos, mas de obter espectros de uma grande variedade de características nelas.

Exoplanetas
Em vez de inferir a existência de planetas por meio de seus trânsitos ou das ondulações que eles causam nas órbitas de suas estrelas-mãe, o LUVOIR terá a capacidade de capturar imagens de muitos deles diretamente. Com um coronógrafo de qualidade sem precedentes, combinado a seu tamanho e localização únicas no espaço, ele deverá ser capaz de encontrar e fotografar centenas de sistemas estelares para procurar exoplanetas com potencial de vida: todas as estrelas a cerca de 100 anos luz. Com o espectro que ele obterá, o LUVOIR poderá fazer o que nenhum outro observatório em planejamento atualmente é capaz: procurar bioassinaturas moleculares em centenas de mundos potencialmente habitáveis do tamanho da Terra. Pela primeira vez, poderíamos ter alguma evidência de vida além do nosso próprio sistema solar.

Estrelas
Quando o telescópio espacial Hubble foi lançado, abriu-se uma possibilidade fascinante para os astrônomos observacionais: a capacidade de medir as propriedades de estrelas individuais na galáxia de Andrômeda, a mais de 2 milhões de anos luz de distância. Com o LUVOIR, seremos capazes de fazer essas mesmas medidas para todas as galáxias a cerca de 300 milhões de anos luz! Pela primeira vez, será possível medir estrelas em todos os tipos de galáxias do universo. Isso seria impossível sem um grande telescópio espacial ótico como esse.

Galáxias
O Hubble foi capaz de encontrar galáxias de quando o universo tinha apenas 400 milhões de anos, o que representa apenas 3% de sua idade atual. Porém, a identificação de galáxias tão distantes é rara, já que o Hubble só pode ver as mais brilhantes e, mesmo entre essas, apenas as que têm lentes gravitacionais no primeiro plano. O LUVOIR, em contrapartida, poderá enxergar todas as galáxias, incluindo as fracas, as anãs, os pequenos elementos constitutivos de galáxias modernas e as que não têm lentes gravitacionais. Nós seremos, finalmente, capazes de aprender sobre todas as galáxias do universo, e de medi-las em resoluções de apenas 300-400 anos luz por pixel, não importando quão distante elas estiverem no espaço.

Gás intergaláctico
Hoje, nós podemos capturar um pequeno raio de uma galáxia, medindo a auréola de gás que a rodeia e que serve como seu tanque de combustível e centro de reciclagem. Nós podemos medir as características de absorção desse gás e comparar às melhores simulações em 3D que nossa teoria e tecnologia podem oferecer. Mas, com o LUVOIR, será possível capturar diretamente imagens de dúzias ou até centenas desses raios por galáxia. Nós poderemos até, em alguns casos, capturar diretamente as imagens das propriedades de emissão do gás, permitindo-nos comparar diretamente nossas observações com as simulações, sem ter de fazer a interpolação necessária apenas na absorção.

Matéria negra
Essa massa invisível e transparente é responsável pela maioria da gravitação do universo. Ainda assim, nós só podemos mapeá-la por seus efeitos sobre a matéria visível. No passado, isso significou olhar para propriedades de massa de grandes áreas de galáxias distantes, com a Via Láctea, de nosso ponto de vista de dentro dela, tornando o mapeamento mais difícil. O LUVOIR vai mudar tudo isso, permitindo-nos medir as propriedades de rotação de galáxias mais distantes do que nunca e testar se e como o perfil de matéria negra dessas galáxias evoluiu em bilhões de anos. Nós seremos capazes de testar, explicitamente, modelos de matéria negra ao medir os movimentos das estrelas da Via Láctea com uma precisão nunca antes atingida e ao analisar as menores partes constitutivas de galáxias que estão, atualmente, além até mesmo dos telescópios mais poderosos do mundo.

Não importa quão boa a ótica adaptativa se torne, ela nunca será capaz de superar 100% os efeitos da atmosfera. Isso é particularmente verdade no caso do ultravioleta e em muitos comprimentos de onda infravermelha, que podem apenas ser imaginadas com precisão a partir do espaço, graças à absorção atmosférica nesses comprimentos de onda.

Não há substituto para o tamanho, que determina a resolução máxima que você pode atingir e a quantidade de poder de captura de luz que você tem. De maneira geral, o LUVOIR será capaz de superar a resolução do Hubble em seis vezes e capturar imagens da mesma profundidade aproximadamente 40 vezes mais rápido. O que o novo e gigantesco telescópio poderia ver em nove dias de observação contínua levaria um ano para o Hubble, e ainda assim o Hubble só teria 16% da resolução.

Por mais que as imagens de Júpiter feitas pelo JUNO sejam ótimas, o LUVOIR será capaz de capturar essas imagens do seu ponto de vista em órbita perto da Terra sem ter de pilotar uma nave espacial para um planeta distante. No que diz respeito a medir a luz ultravioleta a partir de uma fonte, o LUVOIR usará uma matriz de microshutter em seu instrumento espectroscópico, permitindo a captura de imagens de muitos objetos simultaneamente – em vez de apenas um objeto por vez como os telescópios de hoje.

E, assim como o Hubble trabalha hoje com os maiores observatórios em terra, o LUVOIR vai trabalhar com a geração atual de observatórios em construção na classe dos 30 metros, como GMT e ELT, para descobrir e acompanhar os objetos mais fracos e distantes que a humanidade ainda irá conhecer. Enquanto o James Webb será a principal missão espacial da NASA da década de 2010 e a WFIRST voará na década de 2020, o LUVOIR já pode tranformar-se em realidade em 2030, dependendo de como a pesquisa caminhar nas próximas décadas.

Mas essas potenciais descobertas são o que nós sabemos que temos de procurar. Como todo grande avanço tecnológico já feito na astronomia e na astrofísica, as maiores conquistas são as que não podemos antecipar. Os grandes desconhecidos do Universo deixarão de ser mistério. É possível que nós aprendamos que éramos um pouco arrogantes e equivocados em muitas áreas, mas precisaremos desses dados de alta qualidade para nos mostrar o caminho.

Para que o LUVOIR funcione, teremos que usar o maior e mais pesado veículo de lançamento disponível: o Space Launch System, da NASA. Precisaremos de espelhos segmentados para alcançar estabilidade em nível de picometro, mais de dez vezes melhor do que a estabilidade que alcançamos hoje. Para conseguir capturar imagens dos exoplanetas, teremos que contar com um coronógrafo que possa escolher uma parte em 10.000.000.000, um grande avanço sobre os melhores sistemas de hoje. Os sistemas de espelho e revestimento de espelho vão demandar tecnologia melhorada sobre o que já existe de melhor atualmente. E, mais ambiciosamente, precisaremos da capacidade de fazer a manutenção desse telescópio no ponto L2 de Lagrange: 1,5 milhão de quilômetros de distância da Terra, o que é quatro vezes mais longe do que a maior distância já voada por seres humanos do nosso mundo.

No entanto, tudo isso parece valer a pena. John O’Meara, líder de Cosmic Origins Science do LUVOIR, explica: “Eu acredito muito fortemente que o LUVOIR é uma parte crítica da nossa próxima grande era na ciência em que nós, definitivamente, avançaremos não apenas na busca pela vida, mas pela história ao longo do tempo cosmológico. O LUVOIR pode nos dar as ferramentas para responder a muitas de nossas questões mais fundamentais como seres humanos tentando entender nosso lugar no universo. Se isso não vale a pena, o que vale?”