Novo telescópio da NASA prevê detetar 100 000 explosões cósmicas

O Telescópio Espacial Romano Nancy Grace poderia detetar 100.000 explosões cósmicas - tudo, desde estrelas em explosão a buracos negros que se alimentam - e fornecer pistas para questões fundamentais sobre o nosso universo, incluindo a natureza da energia escura e o que está a causar a aceleração da expansão do universo.

O telescópio da NASA poderá mesmo encontrar provas de algumas das primeiras estrelas do Universo, que se acredita se auto-destruírem completamente sem deixar rasto.

Mina de ouro cósmica

Durante dois anos, o High-Latitude Time-Domain Survey irá analisar repetidamente uma região do cosmos do tamanho de 90 luas cheias, de cinco em cinco dias. Os cientistas vão juntar as observações para criar filmes que, espera-se, revelem numerosas explosões cósmicas.

O estudo centra-se sobretudo na descoberta de uma classe especial de supernovas chamada tipo Ia, que tem origem em sistemas estelares binários contendo pelo menos uma anã branca que rouba material a uma estrela companheira.

Os investigadores usam estas supernovas para medir distâncias cósmicas e traçar a expansão do Universo, uma vez que atingem o pico com aproximadamente o mesmo brilho intrínseco. Descobrir a velocidade a que o Universo se inflacionou durante diferentes períodos cósmicos oferece pistas sobre a energia escura.

Benjamin Rose, professor assistente na Universidade de Baylor, liderou uma investigação que simulou todo o estudo. Diz ele: “Quer queira explorar a energia escura, estrelas moribundas, potências galácticas ou, provavelmente, coisas completamente novas que nunca vimos antes, este estudo será uma mina de ouro”.

Os resultados sugerem que Roman poderá observar 27 000 supernovas de tipo Ia, 10 vezes mais do que todos os estudos anteriores combinados. A maior parte das supernovas de tipo Ia detectadas até à data ocorreram nos últimos 8 mil milhões de anos, aproximadamente. Prevê-se que a Roman detete mais de mil que explodiram há mais de 10 mil milhões de anos e dezenas de supernovas de há 11,5 mil milhões de anos.

Este facto poderá alterar a nossa visão do universo primitivo e colmatar lacunas na nossa compreensão de como o cosmos evoluiu: “Preencher estas lacunas de dados pode também preencher lacunas na nossa compreensão da energia escura”, acrescenta Rose. “Há cada vez mais provas de que a energia escura mudou ao longo do tempo e o Roman vai ajudar-nos a compreender essa mudança, explorando a história cósmica de uma forma que outros telescópios não conseguem.”

Captura cósmica

Roman irá recolher “muitas ‘capturas acessórias’ cósmicas”, explica Rebekah Hounsell, investigadora assistente da Universidade de Maryland-Baltimore County. Trata-se de “outros fenómenos que não são úteis para alguns cientistas, mas que serão inestimáveis para outros”.

Entre eles, contam-se 60.000 supernovas de colapso do núcleo, que ocorrem quando uma estrela maciça fica sem combustível e colapsa sob o seu próprio peso. Os seus sinais são semelhantes aos das supernovas de tipo Ia, mas não são tão úteis na investigação da energia escura.

“Ao ver a forma como a luz de um objeto muda ao longo do tempo e ao dividi-la em espectros... podemos distinguir entre todos os diferentes tipos de flashes que Roman verá”, acrescenta Hounsell. “Com o conjunto de dados que criámos, os cientistas podem treinar algoritmos de aprendizagem automática para distinguir entre os diferentes tipos de objetos e filtrar a chuva de dados de Roman para os encontrar”.

Entre as muitas descobertas potenciais de Roman estão os eventos de rutura de maré, causados quando os restos estelares de uma estrela destruída pela intensa gravidade de um buraco negro aquecem e brilham. O Roman poderá encontrar 40 destes eventos, oferecendo novas informações sobre a física dos buracos negros.

O telescópio poderá observar até 90 supernovas superluminosas, esclarecendo porque é que são 100 vezes mais brilhantes do que as supernovas típicas. Poderá também detetar kilonova ainda mais raras e poderosas, que ocorrem quando duas estrelas de neutrões colidem. Até à data, só foi detetada uma, mas Roman poderá detetar mais cinco e revelar mais sobre o seu destino - se resultam numa única estrela de neutrões, num buraco negro ou noutra coisa qualquer.

Roman poderá mesmo observar algumas das primeiras estrelas do Universo, que eram centenas de vezes mais maciças do que o nosso Sol. Os cientistas pensam que, em vez de se tornarem tão pesadas que colapsavam como as estrelas atuais, os raios gama intensos no seu interior transformavam-se em pares matéria-antimatéria que reduziam a pressão interna até colapsarem em explosões de autodestruição tão poderosas que potencialmente não deixavam nada para trás. Foram encontradas seis potenciais supernovas de “instabilidade de pares”, mas ainda não foram confirmadas.

Rose pensa que o Roman fará a primeira deteção confirmada de uma supernova de instabilidade de pares, prevendo o estudo que encontrará mais de 10: “Estão incrivelmente longe e são muito raras, pelo que é necessário um telescópio que possa examinar uma grande parte do céu a um nível de exposição profundo em luz infravermelha próxima, e esse é o Roman”.

Esperar o inesperado

A simulação futura poderá incluir mais tipos de flashes cósmicos, como estrelas variáveis e galáxias ativas, enquanto outros telescópios poderão seguir as descobertas de Roman para os observar em diferentes comprimentos de onda e estudá-los com mais pormenor.

“Roman vai encontrar uma série de coisas estranhas e maravilhosas no espaço, incluindo algumas em que ainda nem sequer pensámos”, disse Hounsell. “Estamos definitivamente à espera do inesperado”.

Referência da notícia

The Hourglass Simulation: A Catalog for the Roman High-latitude Time-domain Core Community Survey, The Astrophysics Journal, July 2025. Rose, B. M., et al