Nota dos editores - O jornalista e escritor de ciência Bruce Dorminey conversou com dois cientistas da NASA sobre a possibilidade de montar um telescópio em uma espaçonave para uma missão de planetas externos.
A poluição luminosa em nosso sistema solar interno, tanto do brilho próximo do Sol quanto do brilho zodiacal nebuloso da poeira acumulada no cinturão de asteróides, há muito impede que os cosmólogos procurem uma visão mais clara do Universo primitivo.
Mas uma equipe da NASA, JPL e Caltech, estuda a possibilidade de atrelar um telescópio óptico a uma sonda de pesquisa em missão ao sistema solar externo.
Escapando a neblina roxa poluída do nosso sistema solar interno
A idéia é usar o telescópio óptico na fase de cruzeiro para obter uma melhor compreensão da luz de fundo extragalática; isto é, a luz de fundo óptica combinada de todas as fontes do Universo. Eles imaginam a utilidade do telescópio para chutar cerca de 5 unidades astronômicas (AU), sobre a distância da órbita de Júpiter. A equipe então deseja correlacionar seus dados com observações terrestres.
Um objetivo é lançar luz sobre a época de reionização do universo primitivo. Reionização refere-se ao tempo em que a radiação ultravioleta (UV) das primeiras estrelas do universo ionizou o meio intergaláctico (IGM) extraindo elétrons dos átomos ou moléculas gasosos do IGM. Pensa-se que este período de reionização tenha ocorrido o mais tardar 450 milhões de anos após o Big Bang.
ZEBRA, o pó zodiacal, fundo extragalático e aparelho de reionização, é um conceito JPL da NASA que exige um telescópio de US $ 40 milhões em dólares composto por três instrumentos ópticos / infravermelhos próximos; consistindo de um mapeador de campo amplo de 3 cm e um gerador de imagens de alta resolução de 15 cm. No entanto, a NASA ainda não selecionou a proposta da ZEBRA para uma de suas missões.
Mas, para saber mais, conversamos com o cosmologista do instrumento e líder da ZEBRA, Jamie Bock, e o astrônomo Charles Beichman, ambos da NASA JPL e Caltech.
Dorminey: O que é luz zodiacal?
Beichman: É uma fonte brilhante de luz difusa em nosso próprio sistema solar a partir de grãos de poeira que emitem porque foram aquecidos pelo sol e estão irradiando sozinhos
ou refletir a luz do sol. Se você sair sob uma luz sem lua escura e muito clara, poderá ver a faixa dessa luz dessa poeira. Segue o plano da eclíptica. Essa poeira se origina principalmente do material no cinturão de asteróides que se transforma em pequenas partículas após uma grande colisão.
Dorminey: O que significaria passar por essa poeira zodiacal para observações?
Beichman: Imagine-se sentado na bacia de Los Angeles e você terá toda essa neblina e neblina e deseja medir a claridade do ar em Palm Springs. Você precisa subtrair toda a névoa entre aqui e ali e simplesmente não há como fazê-lo com precisão. Você tem que sair da bacia para sair da poluição.
Dorminey: Como isso ajudaria no estudo desse contexto extragalático?
Bock: A luz de fundo extragalática (EBL) mede a densidade total de energia da luz vinda de fora da nossa galáxia. Essa luz fornece a soma da energia produzida por estrelas e galáxias, e quaisquer outras fontes, ao longo da história do tempo cósmico. O histórico total pode ser usado para verificar se entendemos corretamente a história da formação de galáxias. Esperamos que um componente da luz de fundo das primeiras estrelas tenha um espectro distinto que chegue ao infravermelho próximo; isso pode nos dizer o quão brilhante e quanto tempo foi a época em que as primeiras estrelas se formaram. Infelizmente, a luz zodiacal é muito mais brilhante que esse fundo. Mas, indo à órbita de Júpiter, a luz zodiacal é 30 vezes mais fraca que na Terra, e na órbita de Saturno é 100 vezes mais fraca.
Dorminey: Você precisaria pegar carona em uma missão da NASA ou poderia ser uma parceria com outra agência espacial, como a ESA, por exemplo?
Bock: Temos explorado a abordagem de custo incremental mais barata, em parceria com uma missão planetária da NASA. Mas poderíamos fazer parceria com outra agência espacial. O Jupiter Icy Moons Explorer europeu (anteriormente JGO) agora está competindo pelo próximo lançamento da missão de classe L no início de 2020 e é uma possibilidade atraente para um instrumento científico da fase de cruzeiro contribuído. Cada abordagem vem com um ambiente diferente de custo e parceria.
Dorminey: O principal fator para o telescópio EBL ultrapassar a poeira zodiacal ou a 5 AU também oferece uma vantagem observacional em termos de desmaios de magnitude?
Bock: Há uma vantagem de observação devido ao fundo do [sistema solar mais escuro]. Com um telescópio tão pequeno, não estamos tentando explorar esse benefício, mas futuros observatórios poderiam. Mediremos o brilho zodiacal para Júpiter e além, e isso pode motivar observações astronômicas com telescópios no sistema solar externo no futuro.
Dorminey: Que tipo de desafios de downlink de dados você encontraria?
Bock: Os requisitos de dados são talvez menores do que se poderia esperar primeiro, porque nossas imagens são obtidas com integrações [observacionais] longas com resolução espacial moderada. Para a proposta planetária que estudamos em detalhes, o volume total de dados foi de 230 gigabytes, com cerca de 65% desses dados sendo retornados de Júpiter e enviados a Saturno. Os apontamentos do telescópio operam autonomamente.
Dorminey: E a radiação de Júpiter interferindo na óptica e nas câmeras CCD no telescópio?
Beichman: O que você faria é parar de fazer as observações da EBL enquanto estiver perto de Júpiter. Os problemas de radiação são significativos, então você só faria observações antes e depois de passar por Júpiter.
Dorminey: O que seus instrumentos fariam para o Telescópio Espacial James Webb (JWST) planejado pela NASA?
Bock: O JWST provavelmente detectará as primeiras galáxias mais brilhantes e, dependendo exatamente de como as galáxias se formaram, perderá a maior parte da radiação total devido à contribuição de muitas galáxias fracas. Medir o fundo extragalático fornece a radiação total de todas as galáxias e fornece a energia total. Além disso, não precisamos de um telescópio grande; 15 cm é suficiente.
Dorminey: E a ciência planetária com o telescópio?
Bock: Nosso instrumento é especializado em fazer medições de baixo brilho da superfície. Fizemos escolhas de design específicas para mapear a nuvem de poeira zodiacal do sistema solar interno para o externo. Uma visão tridimensional nos permitirá traçar as origens da poeira interestelar até cometas e colisões de asteróides. Sabemos que existem objetos do cinturão de Kuiper além da órbita de Netuno, e é provável que haja poeira associada a eles também.
Dorminey: Quanto tempo esse telescópio funcionaria?
Bock: Após a conclusão das observações principais, certamente seria possível que a equipe original ou uma parte externa pudesse propor a operação do telescópio. Um caso científico interessante é a observação de micro-lentes paralaxe; observações que usam a paralaxe entre a Terra e Saturno para estudar a influência de exoplanetas que orbitam as estrelas produzindo um evento de micro-lente. Outras oportunidades científicas incluem mapas do Cinturão de Kuiper no infravermelho próximo; ocultações estelares de Kuiper Belt Objects; e mapeando mais campos EBL para comparação com outras pesquisas.
Dorminey: Como as observações iniciais do telescópio potencialmente abalariam a cosmologia teórica?
Beichman: Sempre que você faz uma medição que é um fator cem vezes melhor do que antes, você sempre tem uma surpresa.
