Como o Telescópio Caçador de Planetas Tess da NASA vai encontrar mundos habitáveis

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Com informações do Space.com e da NASA.

O próximo telescópio caçador de planeta da NASA vai balançar seu olhar de um ponto a outro no céu em busca de mundos que possam ser habitáveis. O TESS, Satélite de Pesquisa de Exoplaneta em Trânsito, da NASA, é compacto, mas poderoso. Esse caçador de planetas pode acabar descobrindo mais mundos alienígenas do que o famoso telescópio espacial Kepler da NASA.

O telescópio conhecido como Satélite de Pesquisa de Exoplaneta em Transição (Transiting Exoplanet Survey Satellite – TESS, em inglês) será lançado nesta segunda-feira (16 de abril). Seu objetivo final é fornecer um catálogo de planetas por todo o céu. Então, missões ainda mais avançadas podem contemplar esses mundos para aprender mais sobre suas atmosferas.

“Um dos objetivos da continuação é entender as atmosferas dos planetas”, disse George Ricker, investigador principal da missão, cientista do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). “Você pode observar a luz da estrela hospedeira fluindo do anel de gás ao redor do planeta enquanto esse se move pela face de sua estrela hospedeira. Então, você pode ver a assinatura espectral das moléculas que estão na atmosfera, essencialmente assinaturas de hidrogênio, ou outros desequilíbrios químicos interessantes”.

O TESS provavelmente é muito pequeno para obter muitos detalhes de um planeta, mas pode atuar como um buscador e abrir o caminho para observatórios mais avançados. Um telescópio de acompanhamento fundamental será o Telescópio Espacial James Webb da NASA, cujo lançamento foi recentemente adiado para 2020.

Em 12 de fevereiro de 2018, o TESS chegou ao Centro Espacial Kennedy, da NASA, onde o satélite passou pelos últimos preparativos para o lançamento, programado para 16 de abril. Crédito: Centro Espacial Kennedy da NASA

Uma das metas científicas do Webb é caracterizar melhor as atmosferas dos exoplanetas. Idealmente, isso incluirá planetas potencialmente habitáveis ​​— mundos rochosos que orbitam sua estrela-mãe a uma distância onde a água pode existir em estado líquido em suas superfícies.

Pesquisa céu pleno
O TESS realizará uma pesquisa em todo o céu, começando pelo Hemisfério Sul em seu primeiro ano e depois se mudando para o Hemisfério Norte em seu segundo ano. Ao longo de sua operação, ele apontará para longe do Sol e manterá seu olhar fixo nessa direção por cerca de 27 dias, antes de passar para a próxima direção anti-solar por mais 27 dias. Fará isso em uma órbita de 13,7 dias entre 108 mil a 373 mil quilômetros (67 mil e 232 mil milhas) acima da superfície da Terra.

Os pesquisadores tentarão usar o TESS para identificar cerca de 50 mundos com menos de quatro vezes o diâmetro da Terra. Eles esperam que pelo menos alguns desses planetas estejam na zona habitável de suas estrelas; se o TESS atingir esse objetivo, esses mundos se somarão a um notável catálogo de estrelas hospedeiras de planetas, incluindo a Proxima Centauri, que fica a apenas quatro anos-luz  de distância da Terra, e TRAPPIST-1. O TESS também deve encontrar algumas centenas de mundos de todos os tipos, desde júpiteres quentes (gigantes gasosos próximos às suas estrelas) até super-Terras, ou mundos que estão entre o tamanho da Terra e Netuno.

Para encontrar esses planetas, “vamos nos concentrar em anões M”, disse Ricker, referindo-se às estrelas que são um pouco mais frias e fracas do que o nosso Sol. Planetas potencialmente habitáveis ​​devem orbitar mais perto da estrela para obter calor suficiente, o que significa que eles passarão com mais frequência à frente do rosto da estrela-mãe. Mais trânsitos significam que há uma chance maior de que o TESS veja o planeta em seu exame de 27 dias de uma parte específica do céu.

“A vantagem é que os anões M têm cerca da metade do tamanho do Sol”, acrescentou Ricker. “E se você tem um planeta que é quatro vezes o tamanho da Terra, você obtém uma vantagem do fato de que a estrela hospedeira é menor”, disse ele. Esses planetas são mais fáceis de serem detectados porque diminuem mais o brilho da estrela hospedeira mais do que se estivessem em torno de uma estrela maior.

O Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA está programado para decolar sobre um foguete Falcon 9 em 16 de abril de 2018. Crédito: NASA / Orbital ATK

E há outra vantagem, ele notou. As anãs M geralmente emitem luz com um comprimento de onda de cerca de um mícron, o que significa que eles são muito visíveis no infravermelho. Este é o espectro perfeito para o Webb, que é otimizado para observações nesse comprimento de onda. Esta foi uma parte deliberada do projeto da missão.

“Queríamos encontrar alvos que fossem otimizados para observações de acompanhamento com recursos existentes em terra ou recursos espaciais de curto prazo, como o Hubble ou o Webb”, disse Ricker.

Os investigadores esperam operar o TESS por mais tempo do que o planejado para missão, de dois anos, especialmente para que suas observações se sobreponham às do Webb. Um objetivo mais ambicioso seria ter o TESS e o Observatório de Trânsitos Planetários e de Oscilações de Estrelas (Planetary Transits and Oscillations of Stars – PLATO) da Agência Espacial Europeia (ESA) operando ao mesmo tempo, já que o PLATO não será lançado até 2026.

Mas Ricker disse que os engenheiros projetaram de modo a manter o consumo dos recursos no mínimo; a órbita do TESS utilizará o mínimo de combustível e outros componentes da espaçonave foram construídos para durar vários anos.

Histórico e perfil da missão
O TESS foi proposto pela primeira vez em 2006 como uma missão financiada pelo setor privado com apoio financeiro de várias instituições, incluindo a Fundação Kavli, Google e doadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, o MIT, de acordo com a NASA. Ele foi selecionado em 2013 como uma missão no programa Explorer, que contempla grandes lançamentos, mas que não excedam 200 milhões de dólares.

O TESS ocupará uma órbita nunca antes usada, de acordo com a NASA. A órbita elíptica, chamada P/2, tem exatamente a metade do período orbital da Lua; isso significa que o TESS irá orbitar a Terra a cada 13,7 dias. Seu ponto mais próximo da Terra (108 mil quilômetros ou 67 mil milhas) é aproximadamente o triplo da distância da órbita geossíncrona, onde a maioria dos satélites de comunicações operam. Quando o TESS atingir este ponto em sua órbita, ele transmitirá dados para as estações terrestres; o processo levará cerca de três horas. A seguir, o TESS passará pelos cinturões de radiação de Van Allen até o ponto mais distante de sua órbita, a 373 mil quilômetros (ou 232 mil milhas).

A espaçonave é movida a energia solar e transporta quatro câmeras de 100 milímetros de amplitude que proporcionam amplos campos de visão. Elas vão olhar para uma determinada região do céu entre 27 a 351 dias cada, antes de passar para outra área. (O tempo será decidido de acordo com o local da região no céu, afirmou o MIT.) O programado é que a espaçonave mapeie o Hemisfério Sul em seu primeiro ano, e o Hemisfério Norte em seu segundo ano.

O satélite, construído pela Orbital ATK, chegou à Flórida em 12 de fevereiro, depois de 17 horas de viagem da Orbital em Dulles, na Virgínia, até o  PHSF, Payload Hazardous Servicing Facility, no Kennedy Space Center, em Cabo Canaveral, Flórida, para ser preparado para o lançamento.

Caçando exoplanetas
O satélite é uma continuação do bem-sucedido telescópio espacial Kepler da NASA, que encontrou milhares de exoplanetas desde o seu lançamento em 2009. O TESS, no entanto, vai se concentrar em estrelas de 30 a 100 vezes mais brilhantes do que as analisadas pelo Kepler, disse a NASA. É muito mais fácil para os telescópios terrestres acompanharem as observações se as estrelas são brilhantes e fáceis de detectar. Os exoplanetas descobertos também serão úteis para o próximo telescópio espacial, o James Webb, que poderá examiná-los para obter mais informações sobre sua atmosfera e composição quando entrar em operação após o seu lançamento em 2020.

Como o Kepler, o TESS irá analisar as variações no brilho das estrelas. Se um exoplaneta passa na frente de uma estrela (chamado de trânsito planetário), ele bloqueia uma parte da luz e faz com que o brilho diminua. A missão deve coletar milhares de candidatos a exoplanetas, incluindo planetas do tamanho da Terra e os “super-terrestres”. Isso ajudará os astrônomos a entender melhor a estrutura dos sistemas planetários fora do nosso Sistema Solar e fornecer informações sobre como nosso próprio sistema solar se formou.

O Telescópio Espacial Kepler, a usina de caça planetas da NASA, identificou mais de 2 mil exoplanetas confirmados usando a mesma técnica de “trânsito” que o TESS usará. No entanto, o TESS tem um campo de visão muito maior —  quase vinte vezes maior que o do Kepler —  potencialmente permitindo que ele ultrapasse o Kepler no número de descobertas de exoplanetas.

Engenheiros e técnicos posam com as câmeras do TESS antes de sua instalação na carenagem de carga útil. Crédito: MIT

Graças ao Kepler, sabemos agora que os planetas em torno de outras estrelas são muito comuns. O Kepler passou sua missão principal olhando para uma estreita faixa do céu para realizar sua missão: procurar por exoplanetas (planetas extra-solares, planetas fora do nosso sistema solar que orbita uma estrela). Infelizmente, todas as descobertas de Kepler estão muito distantes para um estudo de acompanhamento atualmente.

É aqui que entra o TESS. Uma vez que ele se concentrará em estrelas brilhantes e próximas, “o TESS identificará alvos melhores para missões futuras, como o Telescópio Espacial James Webb, para estudar com mais detalhes [esses alvos]”, disse Ricker.

O TESS
Com lançamento previsto para 2020, o James Webb fará uma varredura das alvos identificadas pelo TESS para procurar por vapor de água, metano e outros gases atmosféricos. E, com um pouco de sorte, Webb pode até identificar assinaturas indicativas de vida além da Terra.

Com aproximadamente 1,5 metro de tamanho, o TESS é pequeno, mas extremamente capaz. Ele pesquisará exoplanetas enquanto realiza uma varredura em todo o céu.

Os pesquisadores dividiram em 26 setores de observação por hemisfério o céu, com o TESS olhando para cada setor por 27 dias.

“Vai além dos exoplanetas”, disse Ricker ao Space.com. “As imagens do TESS também permitirão uma ampla gama de descobertas astrofísicas”.

Para realizar o objetivo científico da espaçonave, a equipe teve que planejar uma órbita única, que provou ser um dos maiores desafios da missão.

O TESS será posto em uma órbita elíptica alta ao redor da Terra que está em uma ressonância de 2:1 com a Lua — ele irá orbitar duas vezes para cada vez que a Lua percorrer todo o caminho. Esse tipo de órbita tem vários benefícios: é muito estável, o que significa que não será afetado por detritos espaciais ou radiação, ao mesmo tempo em que permite que a espaçonave se comunique facilmente com o comando em solo.

No entanto, este tipo de órbita limita o número de oportunidades de lançamento, uma vez que deve ser sincronizado com a órbita da lua ao redor da Terra. Após o lançamento, a espaçonave levará dois meses para chegar ao seu destino.

 

Esta imagem mostra a trajetória do TESS desde o lançamento até sua órbita final da missão. A linha verde representa os loops de fase antes de um sobrevoo lunar chave. A linha amarela é a trajetória resultante desse sobrevoo e a linha vermelha mostra a órbita final, que nenhuma espaçonave jamais empregou antes. Crédito: NASA / Space.com

O lançamento

O foguete da empresa SpaceX está pronto para lançar o próximo telescópio de caça de planeta da NASA, segundo informações de Sarah Lewin para o Space.com.

A empresa SpaceX está se preparando para lançar o próximo grande caçador de exoplanetas da NASA nesta segunda-feira, 16 de abril, depois de um teste bem-sucedido de seu foguete Falcon 9 ser realizado sob o comando da empresa de Elon Musk.

A NASA encapsula o satélite TESS dentro da carenagem do Falcon 9 da SpaceX no Kennedy Space Center. O observatório espacial está pronto para o lançamento em 16 de abril de 2018. Crédito: NASA (via Space.com)

A SpaceX, de Hawthorne, na Califórnia, completou um disparo estático na quarta-feira (11 de abril) na Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, na Flórida, segundo um post da própria SpaceX no Twitter. O teste no foguete de dois estágios já no topo de sua plataforma de lançamento — sem a carga de satélite ainda anexada — foi o procedimento de carregamento de combustível e disparo breve dos motores do primeiro estágio.

Enquanto isso, a NASA selava o TESS em sua carenagem no PHSF do Centro Espacial Kennedy, preparando-o para ser acoplado ao topo do foguete.

Spaceflight Now: “A SpaceX realizou disparo teste do seu foguete Falcon em Cabo Canaveral visando o lançamento, agendado para segunda-feira, do caçadot de exoplaneta da NASA. Notícia completa logo mais”.

Após a construção e os testes nas instalações da Orbital ATK, o TESS chegou em 12 de fevereiro à Flórida, numa viagem que partiu da Virgínia distante 1.417 quilômetros e 17 horas, para se preparar para o lançamento.

Após o lançamento, o TESS voltará seu olhar para os céus em busca de sinais de planetas passando na frente de pelo menos 200 mil estrelas, apontando o caminho para futuros telescópios, como o aguardado Telescópio Espacial James Webb da NASA, para investigar mais profundamente os achados do sucessor do Kepler. A busca continua.

A carenagem de carga útil do satélite TESS da NASA segue para o Centro de Serviços Perigosos de Carga Útil no Centro Espacial Kennedy, na Flórida.
Crédito: NASA / Frankie Martin / Flickr

Fontes: Space.com, Spaceflight NowMITNASA e ESA.

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