O design de um telescópio retangular pode inaugurar a caça à Terra 2.0

DNVN - Cientistas estão desenvolvendo um modelo de telescópio retangular, prometendo abrir uma nova era na busca pela "Terra 2.0" (termo para planetas fora do Sistema Solar que têm condições semelhantes às da Terra e são capazes de suportar vida).

A busca por planetas semelhantes à Terra tem sido um grande desafio na astronomia, pois o brilho avassalador das estrelas as torna quase completamente obscurecidas. Os projetos tradicionais de telescópios não estão à altura da tarefa. No entanto, uma ideia ousada com um telescópio infravermelho retangular acaba de ser proposta, prometendo superar essa barreira e ajudar os humanos a revelar dezenas de planetas em potencial em um raio de 30 anos-luz, abrindo caminho para a busca por sinais de vida alienígena.

A Terra é o único planeta que conhecemos que abriga vida. Toda a vida neste planeta azul depende de água líquida para sustentar reações químicas essenciais. Organismos unicelulares simples existem há quase tanto tempo quanto a Terra, mas levou cerca de 3 bilhões de anos para que organismos multicelulares mais complexos evoluíssem. Os humanos, por sua vez, existem há apenas uma pequena fração da história do planeta, menos de um décimo de milésimo da idade da Terra.

Esta linha do tempo sugere que a vida pode não ser rara em planetas com água líquida. No entanto, seres inteligentes capazes de explorar o universo podem ser extremamente raros. Se a humanidade quiser buscar vida fora da Terra, a abordagem mais provável é abordá-la diretamente por meio de observações planetárias.

Projeto conceitual para um telescópio espacial retangular, modelado com base no Telescópio Espacial Refrativo por Interferômetro Digital (DICER), um observatório espacial infravermelho hipotético, e no Telescópio Espacial James Webb. Crédito: Leaf Swordy/Instituto Politécnico Rensselaer.

O espaço é vasto, e as leis da física impedem viagens ou comunicações mais rápidas que a velocidade da luz. Portanto, apenas as estrelas mais próximas do Sol podem ser estudadas durante a vida humana, mesmo com sondas robóticas. Dentre elas, os alvos mais promissores são estrelas semelhantes em tamanho e temperatura ao Sol, pois existem há tempo suficiente e são estáveis ​​o suficiente para o desenvolvimento de vida complexa.

Astrônomos já identificaram cerca de 60 estrelas semelhantes ao Sol a 30 anos-luz da Terra. Planetas que as orbitam, com tamanho e temperatura semelhantes aos da Terra – e que podem abrigar terra e água líquida – são considerados os melhores candidatos à descoberta de vida.

Separar a imagem de um exoplaneta semelhante à Terra do brilho de sua estrela hospedeira é um grande desafio. Mesmo em condições ideais, uma estrela é um milhão de vezes mais brilhante que um planeta. Se os dois forem misturados, a detecção de planetas se torna impossível.

De acordo com a teoria óptica, a resolução máxima de um telescópio depende do tamanho do espelho e do comprimento de onda da luz. Planetas com água líquida emitem luz com mais intensidade em um comprimento de onda de cerca de 10 mícrons – a espessura de um fino fio de cabelo humano e 20 vezes o comprimento de onda da luz visível. Nesse comprimento de onda, um telescópio precisa coletar luz a uma distância de pelo menos 20 metros para ter resolução suficiente para separar a Terra do Sol, que está a 30 anos-luz de distância.

Além disso, os telescópios precisam ser colocados no espaço, pois a atmosfera terrestre embaça as imagens. O maior telescópio espacial da atualidade – o Telescópio Espacial James Webb (JWST) – tem um diâmetro de espelho de 6,5 metros, mas lançá-lo e operá-lo tem sido extremamente difícil.

Como a implantação de um telescópio espacial de 20 metros está atualmente além das capacidades tecnológicas, os cientistas têm tentado diversas opções. Uma solução é lançar vários telescópios pequenos e manter um espaçamento preciso entre eles para simular um espelho gigante. No entanto, manter um posicionamento preciso até o tamanho de uma molécula é atualmente impossível.

Outra abordagem é usar comprimentos de onda de luz mais curtos, permitindo telescópios menores. Mas, na faixa visível, uma estrela semelhante ao Sol é 10 bilhões de vezes mais brilhante que a Terra, tornando impossível bloquear luz estelar suficiente para revelar o planeta, embora a resolução seja possível em princípio.

Outra ideia é usar um "escudo estelar" – uma nave espacial com dezenas de metros de diâmetro, voando a dezenas de milhares de quilômetros de distância do telescópio para bloquear a luz das estrelas, mas deixar passar a luz planetária. No entanto, isso exigiria o lançamento de duas naves espaciais e o gasto de enormes quantidades de combustível para mover o escudo para novos locais.

No novo estudo, os cientistas propõem um projeto mais viável: um telescópio infravermelho com um espelho retangular medindo 1 x 20 metros, em vez do espelho circular de 6,5 metros do JWST. Operando a um comprimento de onda de 10 mícrons, o instrumento separaria a luz estelar da luz planetária ao longo do eixo longitudinal do espelho. Girando o espelho, os astrônomos poderiam observar planetas em qualquer posição ao redor da estrela hospedeira.

Estima-se que o projeto seja capaz de detectar metade dos planetas semelhantes à Terra orbitando estrelas semelhantes ao Sol em menos de três anos. Embora sejam necessárias mais melhorias e otimizações técnicas, o modelo não requer tecnologias além das capacidades atuais – um afastamento de muitas outras ideias pioneiras.

Se, em média, cada estrela semelhante ao Sol tiver um planeta semelhante à Terra, então, com este projeto de telescópio, seremos capazes de detectar cerca de 30 planetas promissores em um raio de 30 anos-luz. Pesquisas futuras se concentrarão na determinação de suas atmosferas, em busca de sinais de oxigênio – um indicador de vida fotossintética.

Para os candidatos mais promissores, missões de exploração poderão ser enviadas para enviar imagens da superfície do planeta. O design retangular do telescópio promete fornecer o caminho mais curto para encontrar nosso "planeta irmão" – a Terra 2.0.

La Khe (de acordo com ScienceAlert)

Fonte: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/thiet-ke-kinh-vien-vong-hinh-chu-nhat-co-the-mo-ra-ky-nguyen-san-tim-trai-dat-2-0/20250902082651458