O Telescópio Espacial Hubble está no espaço há 28 anos, produzindo algumas das imagens mais belas e cientificamente importantes do cosmos que a humanidade já tirou. Mas, convenhamos, o Hubble está envelhecendo e provavelmente não ficará conosco por muito mais tempo.
O Telescópio Espacial James Webb da NASA está nos estágios finais dos testes e o WFIRST está esperando nos bastidores. Você ficará feliz em saber que há ainda mais telescópios espaciais em andamento, um conjunto de quatro instrumentos poderosos no design agora, que farão parte da próxima Pesquisa Decadal e ajudarão a responder às perguntas mais fundamentais sobre o cosmos.
Eu sei, eu sei, o Telescópio Espacial James Webb ainda não chegou ao espaço e ainda pode haver mais atrasos à medida que passa na atual rodada de testes. No momento em que estou gravando este vídeo, parece maio de 2020, mas vamos lá, você sabe que haverá atrasos.
E há o WFIRST, o telescópio espacial infravermelho grande angular, que na verdade é feito de um antigo telescópio da classe Hubble, que o Escritório Nacional de Reconhecimento não precisava mais. A Casa Branca quer cancelá-lo, o Congresso salvou e agora a NASA está construindo partes dele. Supondo que não ocorra mais atrasos, estamos olhando para um lançamento em meados da década de 2020.
Na verdade, eu gravei um episódio sobre supertelescópios e falei sobre James Webb e WFIRST. Portanto, se você quiser saber mais sobre esses observatórios, verifique isso primeiro.
Hoje vamos avançar ainda mais no futuro, para ver os próximos telescópios da próxima geração. Os que podem ser lançados após o telescópio que é lançado depois do telescópio que vem a seguir.
Antes de me aprofundar nessas missões, preciso falar sobre a Pesquisa Decadal. Este é um relatório criado pela Academia Nacional de Ciências dos EUA para o Congresso e a NASA. É essencialmente uma lista de desejos dos cientistas à NASA, definindo as maiores perguntas que eles têm em seu campo da ciência.
Isso permite que o Congresso atribua orçamentos e a NASA desenvolva idéias de missões que ajudarão a cumprir o maior número possível de objetivos científicos.
Essas pesquisas são realizadas uma vez a cada década, reunindo comitês em ciências da Terra, ciências planetárias e astrofísica. Eles lançam idéias, discutem, votam e finalmente concordam com um conjunto de recomendações que definirão as prioridades da ciência na próxima década.
Atualmente, estamos no período da Pesquisa Decadal de 2013-2022, portanto, em apenas alguns anos, a próxima pesquisa será lançada e definirá as missões de 2023-2032. Eu sei, isso realmente soa como um futuro distante, mas o tempo está realmente acabando para reunir a banda.
Se você estiver interessado, colocarei um link para a última Pesquisa Decadal, é um documento fascinante e você terá uma melhor noção de como as missões se reúnem.
Ainda estamos a alguns anos do documento final, mas há propostas sérias nos estágios de planejamento dos telescópios espaciais da próxima geração, e elas são impressionantes. Vamos falar sobre eles.
HabEx
A primeira missão que examinaremos é o HabEx, ou a Missão de imagem do Habitable Exoplanet. Esta é uma espaçonave que fotografará diretamente planetas orbitando outras estrelas. Ele terá como alvo todos os tipos de planetas, desde Júpiteres quentes até super-Terras, mas seu objetivo principal será fotografar exoplanetas semelhantes à Terra e medir suas atmosferas.
Em outras palavras, o HabEx tentará detectar sinais de vida em planetas que orbitam outras estrelas.
Para fazer isso, o HabEx precisa bloquear a luz da estrela, para que planetas muito mais fracos próximos possam ser revelados. Ele terá uma e talvez duas maneiras de fazer isso.
O primeiro é usar um coronagraph. Este é um pequeno ponto que fica dentro do próprio telescópio, que está posicionado na frente da estrela e bloqueia sua luz. A luz restante que passa pelo telescópio vem de objetos mais fracos ao redor da estrela e pode ser visualizada pelo sensor do instrumento.
O telescópio possui um espelho deformável especial que pode ser ajustado e ajustado até os planetas mais fracos aparecerem.
Aqui está um exemplo de um parágrafo em uso, no Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul. A estrela central está oculta, revelando o disco de poeira mais escuro ao seu redor. Aqui está uma imagem direta de uma anã marrom orbitando uma estrela.
E este é um dos vídeos mais dramáticos que eu já vi, com quatro mundos do tamanho de Júpiter orbitando a estrela HR 8799. É um truque, os pesquisadores animaram o movimento dos planetas entre as observações, mas ainda, uau.
O segundo método de bloquear a luz será usar um Starshade. Esta é uma espaçonave completamente separada que se parece com um cata-vento. Ele voa a dezenas de milhares de quilômetros do telescópio e, quando está posicionado perfeitamente, bloqueia a luz da estrela central, permitindo que a luz dos planetas vaze pelas bordas.
O truque com um Starshade são aquelas pétalas, que criam uma borda mais suave para que as ondas de luz do planeta mais fraco sejam menos inclinadas. Isso cria uma sombra muito escura que deve ter a melhor chance de revelar planetas.
Ao contrário da maioria das missões, Starshades como esse pode ser usado com qualquer observatório no espaço. Portanto, o Hubble, James Webb ou qualquer outro observatório poderia tirar proveito desse instrumento.
Sempre reclamamos sobre como podemos ver apenas uma fração dos planetas por aí usando o método de trânsito ou velocidade radial por causa de como as coisas se alinham. Mas com uma missão como HabEx, os planetas podem ser vistos na direção, em qualquer configuração.
Além dessa missão principal, o HabEx também será usado para uma variedade de astrofísica, como observar o Universo primitivo e estudar os produtos químicos das maiores estrelas antes e depois que elas explodam como supernovas.
Lince
Em seguida, o Lynx, que será o telescópio de raios-X da próxima geração da NASA. Surpreendentemente, não é um acrônimo, apenas o nome do animal. Em várias culturas, pensava-se que os linces tinham a capacidade sobrenatural de ver a verdadeira natureza das coisas.
Os raios X estão na extremidade superior do espectro eletromagnético e são bloqueados pela atmosfera da Terra, então você precisa de um telescópio espacial para poder vê-los. No momento, a NASA tem seu Observatório de Raios-X Chandra e a ESA está trabalhando em sua missão ATHENA, com lançamento previsto para 2028.
O Lynx atuará como parceiro do Telescópio Espacial James Webb, espiando até o limite do Universo observável, revelando as primeiras gerações de buracos negros supermassivos e ajudando a traçar sua formação e fusões ao longo do tempo. Ele verá a radiação proveniente do gás quente da teia cósmica inicial, quando as primeiras galáxias estavam se unindo.
E então ele será usado para examinar os tipos de objetos que Chandra, XMM Newton e outros observatórios de raios X focam: pulsares, colisões de galáxias, colapsares, supernovas, buracos negros e muito mais. Mesmo estrelas normais podem emitir raios X que nos dizem mais sobre eles.
A grande maioria da matéria do Universo está localizada em nuvens de gás tão quentes quanto um milhão de Kelvin. Se você quer ver o Universo como ele realmente é, você quer vê-lo em raios-X.
Os telescópios de raios X são diferentes dos observatórios de luz visível como o Hubble. Você não pode simplesmente ter um espelho que reflita raios-X. Em vez disso, você usa espelhos de incidência de pastoreio que podem redirecionar levemente os fótons que os atingem, canalizando-os para um detector.
Com um espelho externo de 3 metros, a parte inicial do funil, ele fornece de 50 a 100 vezes a sensibilidade com 16 vezes o campo de visão, reunindo fótons a 800 vezes a velocidade do Chandra.
Não sei mais o que dizer. Será um observatório de raios-X monstruoso. Confie em mim, os astrônomos pensam que esta é uma idéia muito boa.
Telescópio Espacial Origens
Em seguida, o Telescópio Espacial Origins ou OST. Como James Webb, e o Telescópio Espacial Spitzer, o OST será um telescópio infravermelho, projetado para observar alguns dos objetos mais legais do Universo. Mas vai ser ainda maior. Enquanto James Webb tem um espelho primário com 6,5 metros de largura, o espelho OST terá 9,1 metros de largura.
Imagine um telescópio quase tão grande quanto os maiores telescópios terrestres da Terra, mas fora do espaço. No espaço.
Não será apenas grande, será frio.
A NASA conseguiu esfriar Spitzer para apenas 5 Kelvin - 5 graus acima do zero absoluto e um pouco mais quente que a temperatura de fundo do Universo. Eles planejam reduzir o Origins para 4 Kelvin. Não parece muito, mas é um enorme desafio de engenharia.
Em vez de apenas resfriar a espaçonave com hélio líquido, como eles fizeram com Spitzer, eles precisam aquecer os estágios, com refletores, radiadores e, finalmente, um crio-refrigerador em torno dos próprios instrumentos.
Com um enorme telescópio infravermelho frio, o Origins vai além da visão de James Webb sobre a formação das primeiras galáxias. Será uma época em que as primeiras estrelas se formaram, uma época que os astrônomos chamam de Idade das Trevas.
Ele verá a formação de sistemas planetários, discos de poeira e observará diretamente a atmosfera de outros planetas em busca de bioassinaturas, evidências de vida lá fora.
Três missões emocionantes, que impulsionarão nosso conhecimento do Universo. Mas guardei o telescópio maior e mais ambicioso pela última vez
LUVOIR
LUVOIR, ou o grande inspetor UV / óptico / IR. James Webb será um telescópio poderoso, mas é um instrumento de infravermelho projetado para observar objetos mais frios do Universo, como galáxias com deslocamento vermelho no início dos tempos ou sistemas planetários recém-formados. O Telescópio Espacial Origins será uma versão melhor de James Webb.
LUVOIR será o verdadeiro sucessor do Telescópio Espacial Hubble. Será um instrumento enorme capaz de ver luz infravermelha, visível e ultravioleta.
Existem dois projetos em andamento. Um que tem 8 metros de diâmetro e pode ser lançado em um veículo pesado como o Falcon Heavy. E outro projeto que usaria o Space Launch System, que mede 15 metros de diâmetro. É 50% maior que o maior telescópio terrestre. Lembre-se, o Hubble tem apenas 2,6 metros.
Ele terá um amplo campo de visão e um conjunto de filtros e instrumentos que os astrônomos podem usar para observar o que quiserem. Ele será equipado com um coronógrafo, como falamos anteriormente, para observar diretamente os planetas e obscurecer suas estrelas, um espectrógrafo para descobrir quais produtos químicos estão presentes nas atmosferas de exoplanetas e muito mais.
O LUVOIR será um instrumento de uso geral, que os astrônomos usarão para fazer descobertas nos campos da astrofísica e da ciência planetária. Mas algumas de suas capacidades incluem: observação direta de exoplanetas e pesquisa de bioassinaturas, categorizando todos os diferentes tipos de exoplanetas existentes, de Júpiteres quentes a super-Terras.
Ele será capaz de observar objetos dentro do Sistema Solar melhor do que qualquer outra coisa - se não tivermos uma espaçonave, o LUVOIR será uma visão muito boa. Por exemplo, aqui está uma visão do Enceladus do Hubble, em comparação com a visão do LUVOIR.
Ele será capaz de olhar para qualquer lugar do Universo, para ver estruturas muito menores que o Hubble. Ele verá as primeiras galáxias, primeiras estrelas e ajudará a medir as concentrações de matéria escura no Universo.
Os astrônomos ainda não entendem completamente o que acontece quando as estrelas acumulam massa suficiente para acender. O LUVOIR examinará as regiões de formação estelar, examinará o gás e a poeira e verá os primeiros momentos da formação estelar, bem como os planetas que os orbitam.
Eu fiquei totalmente empolgado com o futuro da astronomia? Boa. Mas aqui estão as más notícias. Quase não há chance de a realidade corresponder a essa fantasia.
No início deste mês, a NASA anunciou que os planejadores de missões que trabalham nesses telescópios espaciais precisarão limitar seus orçamentos entre três e cinco bilhões de dólares. Até agora, os planejadores não tinham nenhuma orientação, eles deveriam apenas projetar instrumentos que pudessem realizar a ciência.
Os engenheiros estavam trabalhando em planos de missão que poderiam facilmente ultrapassar US $ 5 bilhões para HabEx, Lynx e OST, e estavam considerando US $ 20 bilhões para LUVOIR muito maiores.
Embora o Congresso esteja pressionando por orçamentos surpreendentemente grandes para a NASA, a agência espacial quer que seus planejadores sejam conservadores. E quando você considera o quão ultrapassado o orçamento e o falecido James Webb se tornaram, não é de todo surpreendente.
James Webb deveria custar entre um e três pontos e cinco bilhões de dólares e ser lançado entre 2007 e 2011. Agora parece 2020 para um lançamento, os custos ultrapassaram um orçamento de US $ 8,8 bilhões exigido pelo Congresso e é claro que ainda há muito de trabalho a ser feito.
Em um recente teste de agitação, os engenheiros encontraram arruelas e parafusos que haviam sido arrancados do telescópio. Não é uma prateleira da IKEA com peças que sobraram. Essas peças são importantes.
Mesmo tendo sido salvo do bloco principal, o Telescópio WFIRST é estimado em US $ 3,9 bilhões, acima do orçamento original de US $ 2 bilhões.
Um, dois ou talvez até todos esses telescópios acabem sendo construídos. É isso que os cientistas consideram mais importante para fazer as próximas descobertas em astronomia, mas prepare-se para batalhas orçamentárias, excedentes de custos e prazos estendidos. Saberemos melhor quando todos os estudos se reunirem em 2019.
Levaria algum tipo de milagre da engenharia para que todos os quatro telescópios se juntassem, dentro do prazo e do orçamento, para explodir juntos em 2035. Vou mantê-lo atualizado.
