Science

Mapeamento profundo do céu noturno em busca de estrelas quentes

UVEX: novo telescópio espacial UV da NASA com impressão digital ISTA para conquistar o espaço

Astrofísica Ylva Götberg, Assistente no ISTA. Götberg está envolvida no UVEX desde os primeiros estágios do desenvolvimento do caso científico do novo telescópio.

O próximo telescópio espacial da NASA a pesquisar o céu ultravioleta a partir de 2030 tem a impressão digital de um astrônomo do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA). A professora assistente Ylva Götberg faz parte de uma grande colaboração internacional que estudará como galáxias e estrelas evoluem e criará um conjunto de dados de recursos comunitários de todo o céu. Götberg discute a ciência por trás do novo telescópio e o crescente campo da astronomia no ISTA.

Como todos os dias, o campus do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA) está agitado com atividades. Pesquisadores se encontram e discutem entre experimentos e simulações, e o relógio correndo é apenas um lembrete de que a próxima descoberta pode estar à espreita. Mas este não é um dia comum. Pouco antes, a NASA anunciou que um novo telescópio espacial chamado UVEX (UltraViolet EXplorer), uma grande colaboração internacional liderada por pesquisadores do Caltech, foi selecionado para lançamento em 2030 para pesquisar a luz ultravioleta (UV) em todo o céu. A professora assistente Ylva Götberg, uma das primeiras astrônomas a se juntar ao ISTA, está envolvida desde os primeiros estágios do desenvolvimento do caso científico para o novo telescópio. Ela não consegue esconder sua empolgação: “Nosso projeto estava empatado com outro projeto de telescópio espacial há um ano, enquanto a NASA avaliava para selecionar a proposta vencedora. Estamos muito felizes que o UVEX foi selecionado.” Como uma das próximas missões 'Astrofísica Medium-Class Explorer' da NASA, o UVEX preencherá uma lacuna de longa data entre os telescópios UV.

Estrelas quentes, galáxias e missões UV anteriores

“O regime de comprimento de onda ultravioleta é a faixa espectral para astrofísica estelar”, diz Götberg, um especialista em estrelas binárias despojadas. Perto de seu nascimento ou morte, as estrelas atingem temperaturas extremas — cerca de 20 vezes a do Sol — e atingem novos picos com suas emissões de radiação UV de maior energia. Como tal, as medições UV são cruciais para estudar a temperatura, composição e evolução das estrelas quentes. “No entanto, temos tido uma carência desesperada de dados UV extensivos por cerca de 20 anos”, observa Götberg. “É como se estivéssemos cegos de um olho enquanto olhamos através do espaço.” As razões para essa 'cegueira' parcial são complexas.

Felizmente para a vida na Terra, nossa atmosfera filtra a maior parte da luz UV, mas isso também significa que as medições de UV na astronomia devem ser realizadas do espaço. Entre os mais recentes grandes telescópios espaciais para medir comprimentos de onda UV estão o Telescópio Espacial Hubble, um dos principais telescópios da NASA e da ESA em operação desde 1990, e o Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE). O FUSE operou entre 1999 e 2007 e complementou o Hubble perto de UV medições com seu UV distante capacidades. Outro importante observatório UV foi o International Ultraviolet Explorer (IUE), que operou entre 1978 e 1996. No entanto, o Hubble, agora com 34 anos, tem tido cada vez mais dificuldades técnicas para apontar para seus alvos. Assim, em junho deste ano, a NASA anunciou a mudança do modo operacional do Hubble para garantir que ele continue examinando o céu até a década de 2030. Por outro lado, novos telescópios importantes como o Telescópio Espacial James Webb (JWST), o Euclid da ESA e o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA – programado para lançamento em 2027 – se concentraram no infravermelho regime em vez de UV. Assim, a NASA reconheceu que o momento é propício para uma nova e extensa missão UV como a UVEX e, portanto, decidiu remediar essa 'cegueira' parcial.

Um mapa UV de recursos comunitários de todo o céu

O campo da óptica viu grandes avanços tecnológicos desde o lançamento do Hubble há mais de 30 anos. Além disso, o Hubble tem limitado UV distante capacidades e longos tempos de exposição não permitem que ele 'veja' fontes de UV fracas. “UVEX medirá ambos no aproximar e UV distante regimes e deixar entrar muito mais luz do que o Hubble. Assim, o UVEX nos permitirá observar objetos muito mais fracos dentro do mesmo tempo de exposição”, diz Götberg. Em astrofísica, quanto mais fracos os objetos detectados por um telescópio, mais “profundo” é o conjunto de dados. Ao iniciar sua missão com longas pesquisas de todo o céu, o UVEX mapeará o céu noturno para os objetos emissores de UV mais fracos. Assim, ele criará um conjunto de dados UV abrangente, homogêneo e “profundo”. Após sua conclusão, este conjunto de dados servirá como um recurso comunitário disponível para astrônomos para pesquisas futuras. “O mapeamento profundo no regime UV é especialmente relevante para estrelas quentes, pois elas nem sempre são as mais brilhantes”, acrescenta Götberg. Mais importante para o trabalho de seu grupo no ISTA, o UVEX será capaz de mapear toda a faixa de massa de estrelas de hélio, ou seja, estrelas binárias quentes e compactas despojadas de seu envelope de hidrogênio por uma estrela companheira.

Desvendando os segredos das explosões estelares

Além de mapear até mesmo as estrelas quentes mais fracas, o UVEX tornará possível estudar ventos estelares, a evolução de estrelas massivas e explosões estelares. Isso é particularmente interessante, pois as estrelas em seus núcleos são fábricas de elementos. Enquanto os ventos estelares levam à perda de massa e afetam como a estrela evolui, o destino final é selado pela explosão e morte em larga escala da estrela. À medida que uma estrela explode, ela perde muita massa enquanto “enriquece” o ambiente com novos elementos. Esses elementos – como o oxigênio – são essenciais para a vida como a conhecemos. Por exemplo, os astrofísicos geralmente concordam que nosso Sol é uma estrela de terceira geração, contendo material que se originou de explosões estelares anteriores. Com o UVEX, Götberg e outros astrônomos obterão novos insights sobre a perda de massa em larga escala dissecando as propriedades das explosões estelares em todo o universo. “Estou particularmente entusiasmado com este telescópio, pois ele nos permitirá desenvolver novas técnicas de observação e projetar novas estratégias para confrontar previsões teóricas”, diz Götberg.

Estudando a evolução de estrelas massivas no ISTA

Götberg investiga a evolução de estrelas binárias em duas galáxias bem estudadas vizinhas da Via Láctea. Os astrofísicos pensam em estrelas binárias em duas fases de sua evolução: antes e depois da transferência de massa. Embora as propriedades das estrelas antes da interação sejam facilmente previsíveis com as tecnologias disponíveis atualmente, o UVEX permitirá que Götberg compare observações precisas antes e depois da interação. “O UVEX está abrindo uma janela que estava fechada há cerca de 20 anos, uma janela para a evolução de estrelas massivas”, diz ela. O digno sucessor do IUE e do FUSE conquistará o espaço em 2030 e colocará o ISTA e a impressão digital de seus astrônomos em órbita por muitos anos. “Estes são tempos emocionantes para o jovem campo da astronomia no ISTA”, conclui Götberg.

Pré-impressão:

Kulkarni SR et al., Ciência com o Ultraviolet Explorer (UVEX). arXiv:2111.15608v3 [astro-ph.GA] DOI: 10.48550/arXiv.2111.15608

Link para o site da UVEX (Instituto de Tecnologia da Califórnia, Caltech):

https://www.uvex.caltech.edu

Source

Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button