Telescópio Euclid e o Universo Escuro: O que se espera revelar?

A missão da Agência Espacial Europeia, que foi lançada no sábado, capturará bilhões de galáxias para criar um mapa cósmico abrangendo espaço e tempo.

No dia 1º de julho de 2023, às 11h12, a espaçonave Euclid foi lançada ao espaço em sua missão de traçar a história de nosso universo até cerca de 10 bilhões de anos atrás.

O telescópio espacial, construído pela Agência Espacial Europeia, usará seus instrumentos para registrar mais de um terço do céu extragaláctico nos próximos seis anos, criando o mapa tridimensional mais preciso do cosmos até o momento.

Os pesquisadores planejam usar o mapa do Euclid para explorar como a matéria escura e a energia escura – substâncias misteriosas que compõem 95% de nosso universo – influenciaram o que vemos quando olhamos para o espaço e o tempo.

“O Euclid está chegando em um momento muito interessante na história da cosmologia”, disse Jason Rhodes, um físico do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA que lidera a equipe científica dos EUA do Euclid. “Estamos entrando em uma época em que o Euclid será capaz de responder a perguntas que estão apenas surgindo. E tenho certeza de que o Euclid será fantástico para responder a perguntas que nem sequer imaginamos.”

A espaçonave foi lançada a partir do Cabo Canaveral, na Flórida, em um foguete Falcon 9 da SpaceX. As condições climáticas estavam quase perfeitas para o voo. O Euclid, ainda acoplado à segunda etapa do foguete, separou-se do propulsor três minutos após o lançamento, entre aplausos. Cerca de nove minutos após o lançamento, entrou em uma órbita estável ao redor da Terra. Cerca de 40 minutos depois, o telescópio separou-se da segunda etapa e iniciou uma jornada de um milhão de milhas em direção a um ponto no espaço onde a jornada científica da missão começaria.

“Inacreditável”, disse Guadalupe Cañas Herrera, uma cosmóloga teórica na missão Euclid, ao ser perguntada sobre o lançamento durante a transmissão em vídeo da ESA. “Estou super emocionada, mas também extremamente grata por tudo o que foi feito até agora para que possamos realmente ter um telescópio no espaço.”

A missão astrofísica europeia não teve escolha senão voar com o apoio americano. A ESA havia planejado lançar a espaçonave em um foguete russo Soyuz ou no novo foguete Ariane 6 da Europa. No entanto, devido a uma ruptura nas relações espaciais europeu-russas após a invasão da Ucrânia e a atrasos no Ariane 6, a ESA transferiu alguns lançamentos para a SpaceX, incluindo o Euclid.

A espaçonave não estará sozinha ao explorar o armazenamento a frio de nosso universo. Mas, ao contrário dos telescópios espaciais Hubble e James Webb, que se concentram profundamente em uma parte do céu de cada vez, os cientistas usarão o Euclid para cobrir amplas áreas do céu extragaláctico de uma só vez. Em três das regiões que irá registrar, o Euclid alcançará ainda mais longe, captando a estrutura do universo cerca de um bilhão de anos após o Big Bang.

Um dos alvos do telescópio espacial é a matéria escura, a “cola” invisível do cosmos que não emite, absorve ou reflete luz. A matéria escura tem escapado da detecção direta até o momento, apesar dos melhores esforços dos físicos, mas eles sabem que ela existe por causa de sua influência gravitacional sobre o movimento das galáxias.

A energia escura, por outro lado, é uma força muito mais misteriosa que empurra as galáxias para longe – tanto que nosso universo está se expandindo em um ritmo acelerado.

Os mapas do Euclid revelarão como a matéria escura está distribuída no espaço-tempo com base em como ela distorce a luz das galáxias que estão atrás dela, um efeito conhecido como lente gravitacional fraca. Essas medições contribuem para esforços mais diretos para descobrir o que a matéria escura realmente é.

“Estamos procurando a mesma coisa de ângulos diferentes”, disse Clara Nellist, uma física de partículas no CERN, na Europa, que não faz parte da missão Euclid. Pesquisadores em experimentos baseados na Terra procuram sinais de colisões de partículas de matéria escura em seus detectores. “Qualquer informação que coletarmos sobre como ela está distribuída em nosso universo nos ajuda a procurá-la em nossas colisões de forma mais direcionada”, disse a Dra. Nellist.

Com o Euclid, os cientistas esperam testar se a teoria da relatividade geral de Albert Einstein funciona de maneira diferente em escalas cosmológicas. Isso pode estar relacionado à natureza da energia escura: se ela é uma força constante no universo ou uma força dinâmica cujas propriedades variam com o tempo.

“Se descobrirmos que ela não é constante, mas algo que muda ao longo do tempo, seria revolucionário”, disse Xavier Dupac, um cosmólogo da ESA na missão Euclid, porque isso mudaria o que se sabe sobre a física fundamental. Essa descoberta também poderia lançar luz sobre o destino final do que parece ser nosso universo em constante expansão.

O Euclid possui uma câmera de 600 megapixels que pode fotografar uma área tão grande quanto duas luas cheias de céu de uma só vez. Com esse instrumento, os cientistas serão capazes de entender como as formas das galáxias são distorcidas pela matéria escura à sua frente.

Ele também possui um espectrômetro e fotômetro no infravermelho próximo, que será usado para registrar galáxias em comprimentos de onda não visíveis, bem como medir seu desvio para o vermelho, o efeito de estiramento do comprimento de onda na luz proveniente do cosmos distante, resultado da expansão do universo. Quando usado em conjunto com uma série de instrumentos baseados na Terra – incluindo os telescópios Subaru e Canada-France-Hawaii no Observatório Mauna Kea, e eventualmente o Observatório Vera C. Rubin no Chile – os cientistas poderão converter o desvio para o vermelho em medidas de distância da Terra.

Embora o Euclid tenha sido lançado com sucesso, ele agora está partindo em uma jornada quase um milhão de milhas da Terra para orbitar o que é conhecido como o segundo ponto de Lagrange, ou L2 – um local no sistema solar onde as forças gravitacionais da Terra e do Sol estão em equilíbrio com o movimento do satélite. Virado diretamente para longe do sol, essa localização também coloca estrategicamente o Euclid em um ponto para realizar amplos levantamentos do céu sem que a Terra ou a Lua bloqueiem sua visão. O Telescópio Espacial James Webb também orbita L2 pelas mesmas razões.

Levará cerca de um mês para que a espaçonave chegue a L2 e mais três meses para testar o desempenho dos instrumentos do Euclid antes de começar a enviar dados de volta para a Terra para serem analisados pelos cientistas. Esses dados serão divulgados publicamente em 2025, 2027 e 2030.

Em uma coletiva de imprensa pré-lançamento na semana passada, Yannick Mellier, astrônomo do Institut d’Astrophysique de Paris, afirmou que além de seus principais objetivos científicos, o Euclid criará um levantamento único do céu com 12 bilhões de galáxias com qualidade de imagem comparável à do Hubble.

Será “uma mina de ouro para todos os campos da astronomia por várias décadas”, disse o Dr. Mellier.

O Euclid está pronto para revolucionar nossa compreensão do universo, revelando detalhes sobre a matéria escura, a energia escura e a estrutura do cosmos. Com a criação do mapa tridimensional mais preciso do cosmos até o momento, os cientistas terão novas pistas para decifrar os mistérios do universo e ampliar nosso conhecimento sobre sua origem e evolução. O futuro do universo está sendo revelado pela Euclid e a espera pode levar a descobertas verdadeiramente surpreendentes.

Fonte: https://www.nytimes.com/2023/07/01/science/spacex-euclid-launch.html