Com lançamento previsto para domingo, 30 de agosto, o Nancy Grace Roman Space Telescope, da NASA, permitirá que os astrônomos explorem vastas regiões do cosmos e respondam a questões fundamentais nas áreas de energia escura, matéria escura, planetas fora do nosso sistema solar e formação e crescimento de galáxias ao longo do tempo cósmico. Contribuições importantes para a missão Roman feitas por pesquisadores do NASA’s Ames Research Center, no Silicon Valley, na Califórnia, ampliarão a ciência de Roman com o uso das instalações, da experiência e das inovações do centro.
Ferramentas para prever e remover reflexos
A câmera principal de Roman, o Wide Field Instrument, capturará imagens amplas e de alta resolução do universo em luz óptica e infravermelha próxima. Essas imagens sem precedentes permitirão que os astrônomos decifrem alguns dos mistérios mais profundos do cosmos.
Formas de reflexo captadas pela câmera de Roman reduzem a qualidade das imagens e, consequentemente, a capacidade dos astrônomos de caracterizar determinadas estruturas cósmicas. Um software inovador desenvolvido por uma equipe do NASA Ames, em colaboração com pesquisadores do NASA’s Goddard Space Flight Center, em Greenbelt, Maryland, e do IPAC/Caltech, em Pasadena, Califórnia, melhorará as imagens de Roman e otimizará os planos de observação. Chamado ROSALIA (Roman Sky Analyst for Low Surface Brightness Imaging and Astronomy), o software prevê e remove a luz indesejada de imagens astronômicas capturadas pelo Wide Field Instrument de Roman.
A luz difusa contaminante ocorre quando fótons se espalham dentro do sistema óptico do telescópio. Os reflexos luminosos resultantes podem produzir artefatos enganosos nas imagens, que imitam a aparência de planetas ou nebulosas reais. O software ROSALIA permitirá que os astrônomos ajustem seus planos de observação para limitar os reflexos que contaminam os alvos científicos nas imagens de Roman.
Além dos reflexos luminosos, a luz difusa também pode aparecer como um fundo difuso. Essa forma de luz difusa interfere nas observações das regiões mais escuras do universo, algo fundamental para compreender como as grandes estruturas do universo se formaram.
Outra importante fonte de luz de fundo que obscurece as observações é produzida pela própria natureza: a luz zodiacal. A emissão zodiacal tem origem no espalhamento da luz solar por partículas de poeira interplanetária em nosso sistema solar. O software ROSALIA prevê e remove a contaminação do fundo, incluindo a luz zodiacal e a luz difusa das imagens, revelando as emissões fracas e difusas nas bordas das galáxias, onde estão ocultas histórias da evolução cósmica.
Simulado, não processado
Simulado, processado
Simulado, não processado
Simulado, processado
Simulado, não processado
Simulado, processado
ANTES E DEPOIS DO PROCESSAMENTO
Perspectiva simulada a partir do Wide Field Instrument de Roman
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Detalhes da imagem
Esquerda: imagem simulada não processada, como seria capturada pelo Wide Field Instrument do Roman Space Telescope, mostrando duas galáxias interagindo. Direita: imagem simulada da mesma perspectiva após o processamento em etapas, usando as ferramentas do Roman Sky Analyst for Low Surface Brightness Imaging and Astronomy (ROSALIA), da NASA, para remover quatro tipos de reflexo: luz zodiacal, fundo térmico, luz difusa e emissão estelar. O resultado são imagens mais limpas e nítidas, nas quais as galáxias podem ser detectadas com mais detalhes. Créditos da imagem: NASA/Borlaff, Sanchez-Alarcon, Nickerson, Marcum and ROSALIA team/STScI/FIRE/DREAM
Nova tecnologia de “múltiplas estrelas” para observar exoplanetas
O Roman Coronagraph Instrument é um dos dois instrumentos que voarão a bordo de Roman. Ele demonstrará as tecnologias mais avançadas já enviadas ao espaço para obter imagens diretas de planetas ao redor de outras estrelas. O Roman Coronagraph usa uma série de máscaras e espelhos, incluindo dois espelhos deformáveis, para suprimir a luz estelar. Ao controlar com precisão a forma dos espelhos deformáveis, ele cria uma “zona escura” ao redor da estrela, onde os observadores podem ver a fraca luz refletida pelos planetas em órbita.
O modo operacional básico do Roman Coronagraph Instrument permite observar exoplanetas apenas em sistemas estelares únicos, pois os coronógrafos atuais normalmente não conseguem suprimir a luz estelar contaminante adicional em sistemas com múltiplas estrelas, como os sistemas estelares binários.
Nosso sistema solar tem uma única estrela, o Sol. Mas aproximadamente metade das estrelas semelhantes ao Sol está em sistemas com múltiplas estrelas. A capacidade de obter imagens diretas de exoplanetas em sistemas com múltiplas estrelas aumentará a probabilidade de detectar vida além do nosso sistema solar e ampliará nosso conhecimento sobre como os exoplanetas se formam e evoluem, pois há diferenças importantes na maneira como esses processos ocorrem em sistemas com uma única estrela e em sistemas com múltiplas estrelas. Eliminar os reflexos sobrepostos de várias estrelas é o principal desafio a ser superado para obter imagens de planetas nesses sistemas.
Pesquisadores do NASA Ames estão enfrentando esse desafio com uma tecnologia inovadora chamada Multi-Star Wavefront Control (MSWC). Essa tecnologia inclui máscaras personalizadas que bloqueiam a luz e um software associado, projetados para suprimir a luz de várias estrelas e revelar exoplanetas ocultos. Por meio de uma colaboração com o NASA’s Jet Propulsion Laboratory, no sul da Califórnia, as máscaras do MSWC estão incluídas no instrumento de voo do Roman Coronagraph como uma capacidade adicional além dos modos de observação básicos de Roman. Elas poderão ser usadas caso seja concedido tempo adicional de observação à equipe do coronógrafo após a conclusão da fase principal de demonstração tecnológica.
O sistema estelar mais próximo do nosso sistema solar, Alpha Centauri, é um dos sistemas com múltiplas estrelas mais próximos da Terra, a apenas quatro anos-luz de distância. Esse sistema estelar triplo contém um par binário de estrelas semelhantes ao Sol — Alpha Centauri AB — orbitado por uma estrela muito menor e menos brilhante — Proxima Centauri. Embora nenhum exoplaneta tenha sido confirmado ao redor das estrelas semelhantes ao Sol desse sistema, um candidato a planeta foi identificado pelo James Webb Space Telescope, da NASA, na zona habitável de Alpha Centauri A. Pesquisadores, incluindo a equipe do Ames MSWC, estão trabalhando para desenvolver as capacidades necessárias para observar esse sistema.
O NASA Ames também fornece liderança e apoio ao grupo de trabalho de hardware como parte do Roman Coronagraph Participation Program. Esse programa permite que equipes internacionais de pesquisadores habilitem capacidades adicionais no Roman Coronagraph além de seus modos básicos; isso inclui os modos para múltiplas estrelas desenvolvidos no NASA Ames, que usam máscaras diferentes das básicas ou novos algoritmos de controle e detecção de frente de onda.
Supercomputação avançada
Especialistas da Advanced Supercomputing Division do NASA Ames estão ampliando a ciência de Roman ao trazer sua vasta experiência em pipelines de dados e operações de missão para oferecer aconselhamento e orientação ao projeto Roman durante fases importantes do desenvolvimento da missão. Isso garante o desempenho confiável dos sistemas e das operações em solo, para que o processamento dos dados científicos seja eficiente e a qualidade e a integridade dos produtos científicos resultantes sejam altas.
Pesquisadores da NASA Advanced Supercomputing colaboraram com a equipe do Ames MSWC para desenvolver ferramentas de computação de alto desempenho para simulações de controle de frente de onda em sistemas com múltiplas estrelas e realizar estudos para avaliar a viabilidade da técnica MSWC.
Saiba mais sobre a missão Nancy Grace Roman Space Telescope:
https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/
Para a imprensa:
Recursos de imprensa de Roman: https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/roman-media-resources/
Membros da imprensa interessados em cobrir este tema devem entrar em contato com a redação do NASA Ames .