O que o maior telescópio óptico do mundo poderá responder sobre o Universo?

Agora, um grande grupo de astrônomos de todo o mundo está construindo o maior telescópio óptico de todos os tempos – o Extremely Large Telescope (ELT) – no Chile. Quando a construção for concluída, em 2028, ele poderá fornecer respostas que transformarão nosso conhecimento do Universo.

Com seu espelho primário de 39 metros de diâmetro, o ELT conterá a maior e mais perfeita superfície refletora já feita. Seu poder de coleta de luz excederá o de todos os outros grandes telescópios combinados, permitindo que detecte objetos milhões de vezes mais fracos do que o olho humano pode ver.

Há vários motivos pelos quais precisamos de um telescópio como esse. Sua incrível sensibilidade permitirá captar imagens de algumas das primeiras galáxias já formadas, com luz que viajou por 13 bilhões de anos para chegar ao telescópio. As observações de objetos tão distantes podem nos permitir refinar nossa compreensão da cosmologia e da natureza da matéria escura e da energia escura.

O ELT também pode oferecer uma resposta à pergunta mais fundamental de todas: estamos sozinhos no Universo? Espera-se que ele seja o primeiro telescópio a rastrear exoplanetas semelhantes à Terra – planetas que orbitam outras estrelas, mas que têm massa, órbita e proximidade com seu hospedeiro semelhantes às terrestres.

Ocupando a chamada “Goldilocks zone” (ou Zona de Cachinhos Dourados), esses planetas semelhantes à Terra orbitarão sua estrela na distância certa para que a água não ferva nem congele – proporcionando as condições para a existência de vida.

A câmera do ELT terá uma resolução seis vezes melhor do que a do Telescópio Espacial James Webb, permitindo-o fazer imagens mais nítidas de exoplanetas. Mas, por mais fascinantes que sejam essas imagens, elas não contarão a história toda.

Para saber se é provável que exista vida em um exoplaneta, os astrônomos devem complementar as imagens com espectroscopia. Enquanto as imagens revelam a forma, o tamanho e a estrutura, os espectros nos informam sobre a velocidade, a temperatura e até mesmo a química dos objetos astronômicos.

O ELT conterá não um, mas quatro espectrógrafos – instrumentos que dispersam a luz em suas cores constituintes, como o prisma icônico da capa do álbum The Dark Side of the Moon , do Pink Floyd. Cada um com o tamanho aproximado de um micro-ônibus e com controle ambiental cuidadoso para garantir a estabilidade, esses espectrógrafos são a base de todos os principais casos científicos do ELT.

Para exoplanetas gigantes, o instrumento Harmoni analisará a luz que atravessou suas atmosferas, procurando sinais de água, oxigênio, metano, dióxido de carbono e outros gases que indicam a existência de vida.

Para detectar exoplanetas muito menores, semelhantes à Terra, será necessário o instrumento Andes, mais especializado. Com um custo de cerca de 35 milhões de euros, ele será capaz de detectar pequenas alterações no comprimento de onda da luz.

Com base em missões de satélites anteriores, os astrônomos já têm uma boa ideia de onde procurar exoplanetas no céu. De fato, vários milhares de exoplanetas confirmados ou “candidatos” foram detectados usando o “método de trânsito”. Nesse caso, um telescópio espacial olha para um pedaço do céu contendo milhares de estrelas e procura por pequenas quedas periódicas em suas intensidades, causadas quando um planeta em órbita passa em frente à sua estrela.

Mas o Andes usará um método diferente para procurar outras Terras. Quando um exoplaneta orbita sua estrela hospedeira, sua gravidade puxa a estrela, fazendo-a oscilar. Esse movimento é incrivelmente pequeno; a órbita da Terra faz com que o Sol oscile a apenas 10 centímetros por segundo – a velocidade de caminhada de uma tartaruga.

Assim como o tom da sirene de uma ambulância aumenta e diminui à medida que se aproxima e se afasta de nós, o comprimento de onda da luz observada de uma estrela oscilante aumenta e diminui à medida que o planeta traça sua órbita.

Notavelmente, o Andes será capaz de detectar essa minúscula mudança na cor da luz. A luz das estrelas, embora essencialmente contínua (“branca”) do ultravioleta ao infravermelho, contém faixas em que os átomos na região externa da estrela absorvem comprimentos de onda específicos à medida que a luz escapa, aparecendo escura no espectro.

Pequenas mudanças nas posições dessas características – cerca de 1/10.000 de um pixel no sensor Andes – podem, ao longo de meses e anos, revelar as oscilações periódicas. Isso poderia nos ajudar a encontrar uma Terra 2.0.

Na Universidade Heriot-Watt, estamos conduzindo o desenvolvimento de um sistema de laser conhecido como pente de frequência, que permitirá que o Andes atinja essa precisão requintada. Como as marcas milimétricas em uma régua, o laser calibrará o espectrógrafo do Andes fornecendo um espectro de luz estruturado como milhares de comprimentos de onda regularmente espaçados.

Essa escala permanecerá constante durante décadas, atenuando os erros de medição que ocorrem devido a mudanças ambientais de temperatura e pressão.

Com o custo de construção do ELT chegando a 1,45 bilhão de euros, alguns questionarão o valor do projeto. Mas a astronomia tem uma importância que se estende por milênios e transcende culturas e fronteiras nacionais. É somente olhando para fora do nosso Sistema Solar que podemos ter uma perspectiva além do aqui e agora.

*Derryck Telford Reid é professor de Física na Universidade Heriot-Watt, no Reino Unido.