Noutra vida, o Roman teria sido um satélite espião. Foi criado para olhar para a Terra e integrar a frota de vigias norte-americanos, mas nunca chegou a ser lançado. Cedido há vários anos pelo National Reconnaissance Office, a agência governamental secreta que opera os satélites de espionagem dos EUA, foi adaptado pela NASA e é a nova aposta para explorar o cosmos. Tem um campo de visão 100 vezes maior do que o Hubble ou o James Webb, será capaz de transmitir um terabyte de dados por dia e, esperam os cientistas, trazer pistas para ajudar a desvendar mistérios como a energia negra, a força enigmática que se estima compor 68% do universo.

O Roman terá três grandes missões: fazer um levantamento das estrelas do nosso universo em busca do maior número de exoplanetas possível; outro das supernovas, as poderosas explosões de estrelas; e um estudo aprofundado sobre a evolução do universo. Até agora grandes estudos astronómicos como estes só podiam ser feitos a partir dos telescópios terrestres, por terem um maior campo de visão. Isso está a mudar com a aposta em telescópios como o Roman ou o Euclides, este último lançado pela Agência Espacial Europeia (ESA) em 2023, explica Ismael Tereno, o único europeu e português numa das comissões técnicas do telescópio da NASA.

Ao mesmo tempo, esta nova geração tem o potencial de explorar de forma mais abrangente que modelos como o Hubble — o primeiro telescópio espacial, que revolucionou a astronomia — e o Webb — que tem permitido capturar algumas das imagens “mais nítidas” que um telescópio alguma vez produziu. É que esses focam-se numa região pequena do céu, que é observada em profundidade, enquanto o Euclides e, em breve, o Roman vão analisar uma área mais alargada com um elevado nível de pormenor. “Pela primeira vez conseguimos ter detetores grandes, câmaras grandes e, a partir do espaço, ter um campo de visão também grande, mas ao mesmo tempo com profundidade. Isso é o mais inovador“, sublinha Ismael Tereno, também professor e investigador da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL).

“Um dia de observações de pesquisa Roman seria equivalente a uma série de anos de observações do Hubble”, exemplifica ao Observador o investigador da NASA Joshua Schlieder. “Isso significa que o Roman vai obter observações que são verdadeiramente sem precedentes e debruçar-se sobre questões científicas que nunca fomos capazes de abordar antes”, defende o cientista, que é responsável por um dos principais instrumentos do telescópio.

Roman vai gerar 100 vezes mais dados que Hubble ou Webb

A NASA começou a sonhar com um telescópio como o Roman no início dos anos 2000. Realizaram-se estudos de conceitos, auscultou-se cientistas de diversas áreas, mas o projeto esbarrou num obstáculo: “A NASA não tinha dinheiro para começar em força”, recorda ao Observador o astrofísico Jeffrey Kruk, cientista adjunto do projeto. Foi só depois de 2016, quando já tinham passado três anos da cedência de dois satélites do National Reconnaissance Office à NASA, que o projeto arrancou oficialmente, mas só em 2020 recebeu luz verde para se avançar para a construção.

O delicado trabalho de montagem decorre por esta altura numa sala limpa no Goddard Space Flight Center da NASA, em Greenbelt (Maryland). Ali, só se entra de máscara, luvas e fato de proteção completo, depois de se cumprir uma lista de rigorosos procedimentos para garantir que não há qualquer contaminação. Apesar de o esqueleto do telescópio ter sido cedido, foi preciso “muito trabalho” para desenvolver os instrumentos para observar o espaço profundo.

O que torna o Roman único é o seu campo de visão “enorme”, que vai permitir ver em qualquer instante “um pedaço de céu cerca de 100 vezes maior” do que com o Hubble ou o Webb. Mas isso também traz desafios adicionais na construção. “Se o campo de visão for duas vezes maior, é quatro vezes mais difícil ter uma ótica com qualidade suficiente. Com 100 vezes o campo de visão é bastante mais difícil”, aponta Jeffrey Kruk.

Um campo de visão tão grande também significa que “se vai gerar 100 vezes mais dados”, cerca de um terabyte por dia, segundo as estimativas da NASA. A grande novidade é que essa informação estará desde o primeiro instante disponível num arquivo aberto à comunidade científica e a todos os curiosos. É uma viragem na política da agência espacial norte-americana, já que habitualmente durante seis a 12 meses os dados obtidos só estão disponíveis aos astrónomos que estiveram envolvidos no trabalho. Neste caso, “não haverá propriedade dos dados e qualquer pessoa poderá usá-los”, destaca Joshua Schlieder.

Pelo campo de visão amplo e capacidade de ver em profundidade, o Roman assemelha-se ao Euclides, da ESA, que já está a enviar imagens do espaço com um nível de detalhe inédito. Mas tem sobre ele uma vantagem, que partilha com o seu antecessor, o James Webb: vê o universo através de infravermelhos. “O Roman tem mais sensibilidade no infravermelho, enquanto o Euclides é mais no visível, por isso são complementares. No infravermelho consegue-se chegar mais longe e ver objetos mais fracos, mais distantes“, nota Ismael Tereno, que também integra o Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, da FCUL.

O telescópio custou à NASA 4 mil milhões de dólares (cerca de 3,6 mil milhões de euros), um valor muito mais em conta do que o Webb, que custou 10 mil milhões de dólares (9,2 milhões de euros). Inicialmente batizado com o nome WFIRST — Wide Field Infrared Survey Telescope —, numa referência ao seu campo de visão, especialização no infravermelho, foi renomeado em 2020 Nancy Grace Roman. A mudança foi feita para homenagear aquela que é conhecida como a “mãe do Hubble”, que foi também a primeira chefe de astronomia da NASA e a primeira mulher num cargo de liderança na agência espacial norte-americana.

“O nome dela merece um lugar nos céus que ela estudou e abriu a tantos”, sublinhou durante o anúncio Thomas Zurbuchen, na altura vice-administrador da NASA. Enquanto diretora do departamento de astronomia, Roman liderou durante duas décadas os esforços da NASA para assegurar financiamento para o primeiro telescópio espacial. O Hubble, que viria a mudar o nosso entendimento do universo, contribuiu com observações chave que levaram à descoberta da energia escura, a misteriosa força por trás da aceleração da expansão do universo que o Roman quer ajudar a desvendar.

Os mistérios da energia negra e um censo dos exoplanetas no universo

Contra tudo o que as leis da gravidade nos ensinam, a expansão do universo está a acelerar. Mas ninguém sabe porque. “Não há nenhuma razão para que um sistema físico isolado de repente comece a ganhar energia e a acelerar”, lembra Isamel Tereno. Pensou-se, então, que existiria uma fonte de energia desconhecida no universo, a que se chamou energia escura. “Não se sabe o que é, nem de que tipo é e queremos ver se é possível detetá-la através de observações. E esse é um dos principais objetivos do Roman“, diz.

A descoberta da aceleração do universo foi feita através de observações do Hubble de supernovas — as poderosas explosões que acontecem na morte das grandes estrelas — e que valeu em 1999 o prémio Nobel a Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt e Adam G. Riess. “Desde então, cientistas de todo o mundo mediram cerca de 1.000 supernovas”, diz Jeffrey Kruk, acrescentando que a NASA quer chegar às 10 ou 20 mil e que seria “simplesmente impraticável” conseguir uma amostra tão grande com o Hubble ou Webb. É aqui que entra o Roman, que, com o seu campo de visão alargado, vai poder detetar estas explosões massivas e tentar compreender melhor o que é a energia escura.

Outra das grandes missões do Roman é fazer um levantamento das estrelas do universo, em busca de exoplanetas desconhecidos. Até agora foram descobertos e confirmados pela NASA cerca de 5.800. A maior parte deles foram detetados pelo método dos trânsitos, quando o planeta passa à frente da estrela e faz diminuir o seu brilho (funciona para planetas de grandes dimensões e próximos da estrela). O Roman vai usar uma estratégia diferente, conhecida como microlensing: quando um planeta passa à frente da estrela, alguns raios convergem à volta do planeta e o brilho aumenta em vez de diminuir.

“É um método muito mais subtil e difícil de detetar”, refere Ismael Tereno, explicando que é, ainda assim, mais eficaz para detetar planetas mais pequenos e mais distantes das suas estrelas. “Ou seja, planetas mais semelhantes aos do nosso sistema solar e eventualmente à Terra. Daí o entusiasmo à volta desta componente do Roman”, destaca.

Até agora, apenas 235 planetas foram descobertos por este método, mas o Roman prevê descobrir muitos mais. Quantos? Só o tempo o dirá. “Quando se começou a usar o método dos trânsitos pensava-se que teríamos sorte a encontrar algum. E afinal há muitos a orbitar perto das suas estrelas. Haverá muitos outros mais distantes”, afiança Jeffrey Kruk. Nas suas apostas mais “pessimistas”, admite que poderá encontrar-se mais alguns milhares. “Mas acho mais provável que encontremos mais do que isso.”

Por outro lado, o Roman também vai realizar um levantamento do céu extra-galático para observar a evolução do universo. Isso faz-se através da observação de galáxias a diferentes distâncias. As que estão muito longe são as que emitiram a sua luz quando o universo era jovem; as mais recentes são as que estão mais perto e, portanto, emitiram a sua luz há menos tempo.

No estudo da evolução do universo há um aspeto central: a matéria escura. Os cientistas sabem que o tempo do universo — 13,7 mil milhões de anos — não era suficiente para formar toda a matéria que vemos. Surgiu, então, a ideia de que existe uma matéria invisível, que está sempre a contrair sem obstáculo. A grande prova da sua existência foi conseguida precisamente através da observação de galáxias, que surgiam distorcidas apesar de não existir nada à sua frente. “Pensa-se que é porque existe uma massa, a que chamámos matéria escura, que não se consegue detetar”, refere Ismael Tereno.

A expectativa é que, ao observar as galáxias, se possa construir um mapa de toda a matéria escura no universo e ver como evoluiu. “A evolução no mapa da matéria escura vai dizer-nos como é que foi a evolução da expansão do universo”, indica. Há um outro bónus: saber mais sobre esta expansão também poderá trazer novidades sobre a energia escura. O caminho será longo e, até lá, é esperado que o Roman observe cerca de 400 milhões de galáxias distantes.

Roman ficará a 1,5 milhões de quilómetros da Terra

O Roman, tal como o seu antecessor, não estará a orbitar o nosso planeta. Será enviado para um ponto fixo a cerca de 1,5 milhões de quilómetros da Terra, na direção oposta do Sol. Chama-se Segundo Ponto Lagrange, ou L2, e é um de cinco locais no espaço onde a gravidade do Sol e da Terra se anulam, acabando por equilibrar a órbita de qualquer objeto ali situado. Isso significa que o telescópio ficará numa posição fixa, que, se necessário, pode ser corrigida pela NASA com uma quantidade muito pequena de energia.

Esta solução traz várias vantagens perante outros telescópios que, como o Hubble, estão situados em órbitas baixas da Terra. Aí há o problema de entrar e sair da sombra da Terra a cada 90 minutos, que o Roman não sofrerá no L2. Por outro lado, e visto que o Roman vê em infravermelhos, é preciso mantê-lo numa temperatura baixa. No segundo Ponto Lagrange está a uma temperatura ideal de -225.ºC.

Está previsto que a missão Roman dure cinco anos, com o potencial de se prolongar por igual tempo. Inicialmente o objetivo era lançar o telescópio até 2027, mas a NASA está a apostar numa data mais ambiciosa: outubro de 2026, revela Jeffrey Kruk. Não deixa muita margem de trabalho à equipa, mas o astrofísico garante que tudo está a correr “dentro do prazo”. “Ainda há muito a fazer até ao lançamento. Mas, se olharmos para o início, já fizemos 95% do trabalho.”