Os últimos 20 anos viram a descoberta de milhares de planetas espalhados pela galáxia, com uma variedade tal que faz o Sistema Solar parecer careta. Agora, um grupo internacional de astrônomos, com participação brasileira, planeja a tecnologia que permitirá estudar a fundo esses mundos.

“A maioria dos grandes telescópios é de uso geral. Nós estamos pensando em construir um que seja dedicado ao estudo de exoplanetas”, explica Marcelo Emilio, pesquisador da Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG), no Paraná, e participante do projeto liderado pela Fundação Planets (acrônimo “esperto” para Luz Polarizada da Atmosfera de Sistemas Extraterrestres Próximos, em inglês).

O primeiro passo do grupo é desenvolver a tecnologia necessária para observar diretamente a luz vinda dos exoplanetas — uma tarefa nada fácil.

Até hoje, praticamente todos os mundos conhecidos fora do Sistema Solar, fora uma ou outra exceção, foram descobertos por técnicas indiretas: mede-se o bamboleio da estrela causado pelo puxão gravitacional de planetas ao seu redor, ou a redução de brilho estelar quando um planeta passa à frente dela, mas o planeta em si não é observado.

De uns tempos para cá, alguns instrumentos — como o Sphere, instalado no Very Large Telescope, e o GPI, acoplado ao Telescópio Gemini Sul, ambos no Chile — foram desenvolvidos para observação direta.

Contudo, mesmo eles estão limitados a detectar apenas planetas mais jovens (que são mais quentes e emitem mais luz infravermelha, faixa do espectro eletromagnético em que a diferença abismal de brilho entre estrelas e planetas diminui um pouco) e que estejam bastante afastados da estrela — à moda dos planetas gigantes mais remotos do nosso Sistema Solar.

Mesmo usando dois dos maiores telescópios de solo disponíveis hoje, não há possibilidade de que um desses instrumentos possa captar um planeta do tamanho da Terra a uma distância de sua estrela que seja comparável à que nosso mundo guarda do Sol.

A Fundação Planets quer mudar esse jogo, demonstrando um novo modelo de telescópio — não necessariamente maior, mas melhor para a tarefa.

DESAFIO DUPLO
“O telescópio capaz de fazer imagens diretas de exoplanetas precisa de duas coisas: ser grande o suficiente para colher luz espalhada pelo exoplaneta e ter um design que impede o brilho muito maior da estrela de obscurecer o exoplaneta”, explica Jeff Kuhn, pesquisador da Universidade do Havaí (EUA) e idealizador do projeto.

“Até certo ponto você pode tentar compensar o segundo ponto com uma abertura maior, mas nossa crença é de que o mundo precisa de um telescópio que atenda aos dois pontos, dedicado a esses problemas.”

Para demonstrar como fazer isso, o grupo já está construindo o telescópio Planets, um protótipo que deve ficar pronto até o fim de 2019, a um custo de US$ 4 milhões.

Além de envolver a Universidade do Havaí e a Estadual de Ponta Grossa, o projeto também tem apoio da Universidade Tohoku, no Japão, do Instituto Kiepenheuer, na Alemanha, e da Universidade Nacional Autônoma do México.

Em termos de tamanho, o telescópio Planets não impressiona; seu espelho primário tem apenas 1,85 m. Comparado, por exemplo, ao VLT e ao Gemini, com 8 m, ele é nanico. Mas tem uma característica especial: ele foi construído fora do eixo.

Normalmente, telescópios refletores são construídos de forma que o espelho secundário, responsável por levar a luz colhida pelo primário até os instrumentos, fica exatamente na direção da entrada dos raios de luz.

“Por causa disso, a aranha do telescópio [a estrutura que suporta o espelho secundário] fica no caminho e causa um espalhamento maior da luz das estrelas.”

O resultado é que ela “vaza” para muito além da posição pontual da estrela na imagem, ofuscando planetas ao redor. (É esse fenômeno que faz com que estrelas mais próximas apareçam com aquelas pontas agudas, mesmo em imagens do Telescópio Espacial Hubble, que também tem uma montagem tradicional, com o secundário no mesmo eixo dos raios de luz que adentram o primário.)

Fora do eixo, o Planets pretende evitar esse problema, além de testar novas tecnologias para a construção do espelho que devem baratear seu custo.

Combinando essa configuração fora do eixo com um coronógrafo (dispositivo que bloqueia a luz de uma estrela específica), espera-se que, em termos de imagear exoplanetas, ele possa ser competitivo com o VLT e o Gemini, mesmo tendo um espelho primário com um quarto do tamanho.

SÓ O COMEÇO
Contudo, o mais importante é que ele é o primeiro passo num caminho muito mais ambicioso.

Caso o Planets se mostre economicamente e cientificamente recompensador, ele é apenas o degrau de entrada para o desenvolvimento de sistemas capazes de detectar sinais de vida em exoplanetas e até mesmo fotografar suas superfícies, produzindo “mapas-múndis” rudimentares.

O próximo passo nessa escada seria o ELF, sigla para ExoLife Finder, ou Buscador de ExoVida. Ele seria composto por um conjunto circular de 16 espelhos de 5 metros cada um.

Todos esses espelhos teriam uma montagem fora do eixo, e a ideia é combinar o sinal individual de cada um deles numa única imagem, por uma técnica conhecida como interferometria.

Seria equivalente a ter um único espelho gigante de 40 metros, maior do que os telescópios de próxima geração já em construção para a década de 2020.

Com seu foco dedicado em pesquisa de exoplanetas, ele poderia ser usado por meses a fio para observar o mesmo exoplaneta, acompanhando sua órbita ao redor de sua estrela e capturando sinais luminosos em suas diferentes fases, entre “cheio” e “novo” (pense nas fases da Lua, aplicadas a exoplanetas).

Esses dados, colhidos por meses a fio, seriam integrados por meio de um algoritmo para que se possa extrapolar mapas de sua superfície. Seria possível com o ELF, por exemplo, obter uma visão global da superfície de Proxima b, o mundo terrestre potencialmente habitável que orbita ao redor de Proxima Centauri, a estrela mais próxima do Sol, a 4,2 anos-luz.

Planetas muito mais distantes, contudo, permaneceriam fora do alcance para mapeamento. Mas a Fundação Planets tem um terceiro degrau em sua escada: o Colossus.

Ele teria nada menos que 58 espelhos de 8 metros, todos fora do eixo, com uma imagem equivalente à de um único espelho de 74 m de diâmetro.

Esse projeto, se chegar a ser realizado, ainda está várias décadas no futuro. Mas o futuro já começa agora, com a fase final de construção do pequenino Planets.

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