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Sob o tecto alto como o de uma catedral de umas instalações altamente controladas da NASA no estado americano de Maryland, um gigantesco telescópio espacial está deitado de lado: uma massa colossal em tons de cinzento metalizado e negro obsidiana. O seu espelho banhado a prata está escondido, envolto num invólucro protector, e os seus painéis solares, pontilhados por milhares de células brilhantes que irão absorver a energia do Sol, estão dobrados à sua volta, como pétalas de uma flor que antecipa a escuridão da noite.
Algumas dezenas de técnicos deslocam-se em redor da estrutura. As suas vozes ecoam na câmara cavernosa. Alguns sobem em elevadores de construção para inspeccionarem a robusta estrutura branca que circunda o observatório. “Estamos a começar operações perigosas”, diz um dos técnicos-chefe ao grupo e, pouco depois, o topo da sala começa a zumbir com o movimento da maquinaria.
É um dia de Junho no Centro de Voo Espacial Goddard, da NASA, e a equipa está a embalar o novo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman para enviá-lo para a costa debruada por palmeiras da Florida, onde o potente foguete Falcon Heavy, da SpaceX, irá lançá-lo para o céu. Uma grua gigante desliza lentamente junto ao tecto, controlada por um técnico que manuseia um joystick cá em baixo. O mecanismo assume a posição certa e depois desce, tal como uma garra todo-poderosa de um jogo de arcada, pronta para pegar no seu prémio de 4.300 milhões de dólares e 9.100 quilogramas. “Estou sempre em pulgas com este tipo de coisas”, diz-me Tim Aland, gestor adjunto de testes e integração do observatório.
O telescópio Roman é a mais recente grande missão astrofísica da NASA e o seu lançamento estava agendado para dia 30 de Agosto. Depois de chegado ao seu poleiro distante, a 1,6 milhões de quilómetros da Terra, o Roman começa a captar vistas amplas do universo com uma combinação inédita de velocidade e sensibilidade. Segundo Nicky Fox, administradora adjunta das missões científicas da NASA, o volume de dados enviado para casa será suficiente para fazer “uma pilha hipotética de ensaios científicos capaz de chegar à Lua”.
Durante os seus primeiros cinco anos de funcionamento, o Roman irá observar centenas de milhões de galáxias e as inúmeras estrelas nelas contidas, bem como centenas de milhões de estrelas da nossa própria Via Láctea. Estes pontos de dados brilhantes, já de si enormes e fascinantes enquanto observações individuais, irão, colectivamente, ajudar os cientistas a estudar os componentes invisíveis do universo, a matéria escura e a matéria negra, que são dois dos mistérios mais enigmáticos da ciência. Juntas, representam cerca de 95 por cento da composição do universo – e são fundamentais para compreender a sua origem, bem como o seu eventual fim. Os astrónomos também irão examinar a luz das estrelas da nossa galáxia em busca de mundos alienígenas, acrescentando dezenas de milhares de planetas conhecidos ao catálogo já existente.
Hoje, porém, o Roman está dentro da sala limpa, a maior do seu género em todo o mundo, concebida para proteger equipamentos destinados ao espaço de serem contaminados pelo ser humano. Visto o mesmo uniforme que todos os outros, que me tapa dos pés à cabeça: máscara facial, toca, um fato-macaco num tecido branco delicado, duas camadas de protecções para sapatos, luvas de látex azuis fixadas com fita-cola em volta dos pulsos e um capuz que parece a extremidade arredondada de marshmallow. Os telemóveis não são permitidos, mas os gestores do Roman deixam-me levar o meu, sob a condição de o utilizar apenas para gravar áudio e manter o equipamento em modo de avião.
Assim equipados, apenas os nossos olhos são visíveis e estão todos apontados para o mecanismo da grua que agarra a estrutura em volta do Roman. O objectivo é levantar o observatório e fazê-lo pairar até à metade inferior de um contentor de transporte, que é também como uma sala limpa em miniatura, com clima controlado. Os trabalhadores já deslocaram o Roman várias vezes durante a montagem e os testes, mas nunca fizeram esta sequência de movimentos em particular.
“Engasgo-me de vez em quando”, diz Mark Melton, engenheiro-chefe do Roman – que se juntou ao projecto quando o telescópio era apenas uma apresentação de PowerPoint – enquanto o admira sob a grua. À sombra do telescópio, os próprios técnicos parecem pequenos extraterrestres, ultimando os preparativos da sua mais recente criação celestial. Se nos afastarmos ainda mais, parecerão os membros de uma civilização relativamente nova de navegadores espaciais, que vive num dos braços reluzentes da sua galáxia, ansiosa por explorar o reino que se estende acima das nuvens do seu planeta.
O telescópio Roman, com o seu espelho principal, um elegante disco de vidro com 2,4metros de diâmetro, esteve outrora abandonado num armazém no norte do estado de Nova Iorque, onde ninguém deveria saber da sua existência. O telescópio pertencia ao National Reconnaissance Office, a agência que comanda os satélites espiões dos EUA, e destinava-se a uma existência clandestina em órbita, com o seu olhar dissimulado perpetuamente virado para a Terra. Mas a empresa contratada para gerir o programa de imagiologia do satélite rebentou com o orçamento e os prazos de tal ordem que as autoridades cancelaram o empreendimento em 2005. Os seus restos permaneceram ali até 2011, quando o gabinete de espionagem os ofereceu, gratuitamente, à NASA.
Na altura, o Telescópio Espacial Hubble ainda estava a fazer descobertas após duas semanas em órbita e os técnicos estavam a trabalhar nos espelhos para o Telescópio Espacial James Webb, que seria lançado em 2021. No entanto, os cientistas já estavam a desenvolver o conceito para mais um observatório. A agência espacial, não desdenhando de um telescópio oferecido, aceitou o equipamento de espionagem e começou a trabalhar na sua reconfiguração.
“A maioria das pessoas ficaram excitadas com isto”, diz John Grunsfeld, físico, astronauta reformado e antigo oficial da NASA que supervisionou a remodelação da máquina. Apesar disso, diz Grunsfeld, alguns mostraram-se cépticos quanto à adaptação da tecnologia existente para um fim completamente diferente, incluindo engenheiros que estavam ansiosos por construir equipamentos de raiz, fazendo as suas próprias escolhas de design em vez de adaptarem um equipamento em segunda mão. “Teve os seus desafios”, diz ele. O revestimento original do espelho do satélite espião foi removido, o vidro ganhou novas formas e foi finamente polido de modo a atingir os requisitos desejados para examinar o cosmo. Os elementos ópticos foram rigorosamente testados sobre as temperaturas mais frias que teriam de suportar durante o seu funcionamento num telescópio.
Michael Seeley
A missão recebeu o nome da primeira chefe de astronomia da NASA, Nancy Grace Roman, que foi também a primeira mulher a ocupar uma posição de liderança na agência. Nancy Roman estudou astronomia na década de 1940 e doutorou-se no tema, apesar da discriminação de género generalizada da época. “Disseram-me desde o início que as mulheres não podiam ser cientistas”, disse ela, mais tarde. Em 1959, um funcionário da NASA perguntou a Nancy, que estava então a investigar as propriedades das estrelas da Via Láctea, se ela conhecia alguém que quisesse montar um programa de astronomia na agência, que tinha ainda poucos meses de idade. Ela sugeriu-se a si própria para o trabalho e fê-lo durante 20 anos.
Nancy Roman, que morreu em 2018, promoveu a criação do Hubble. Organizou um grupo de astrónomos e engenheiros para imaginar um conceito para um telescópio e depois passou anos a exercer influência junto de legisladores do Congresso a fim de obter financiamento. O Hubble revelou um universo iluminado por galáxias, mas as mais distantes encontravam-se para além da sua capacidade de observação, ocultando-se na luz infravermelha que o telescópio não conseguia captar. E embora o Webb seja capaz de espreitar suficientemente no campo dos infravermelhos para vislumbrar as galáxias primitivas, tem um campo de visão muito mais estreito. O Roman fará algo que nenhum dos seus dois antecessores foi programado para fazer: a sua visão será gloriosamente ampla, cerca de cem vezes superior à do Hubble, e conseguirá captar luz visível e no infravermelho próximo. Segundo os cientistas, a lista de especificações do Roman é particularmente adequada para sondar a história do universo, desde o seu início intrigante ao seu fim incerto.
Após quinze anos em construção, o telescópio homónimo de Roman está pronto para se aventurar no vazio.
O transporte e manuseio de equipamentos cósmicos não é um processo que se apresse e exige algum esforço físico. Antes de o Roman fazer qualquer tipo de deslocação, os trabalhadores do Goddard têm de retirar o observatório do suporte onde se encontra montado na sala limpa desaparafusando as 192 cavilhas de fixação. Começam por utilizar chaves inglesas enormes e ouve-se ocasionalmente um tinido na câmara, semelhante ao latir em staccato de um lulu-da-Pomerânia. Alguns trabalhadores aproximam-se até cerca de meio metro do Roman e retiram um cabo enrolado do seu uniforme, fixando-o a um cabo que serpenteia pelo observatório para libertarem a electricidade estática do seu corpo. “Quando tocamos numa maçaneta no Inverno e sentimos aquele choque – se uma pessoa conseguisse sentir isso, iria obliterar as componentes electrónicas da nave espacial”, explica Missie Vess, engenheira de sistemas de naves espaciais da missão.
Eu, Melton e Vess estamos agora no mezanino da sala limpa, a observar a acção. Após horas de desaparafusamento metódico – é mesmo verdade, este trabalho não pode ser apressado – a equipa deparou-se com um obstáculo. À medida que as cavilhas foram sendo removidas, a distribuição do peso do Roman foi alternando sobre a grua, inclinando-a ligeiramente. “Não está precisamente nivelada”, explica Melton, e as duas últimas cavilhas estão presas. E sua remoção tem de ser quase imperceptível. A aplicação de força bruta acarreta o risco de danificar o equipamento e contaminar a maquinaria.
Por isso, os técnicos começam a puxar cordas compridas penduradas de ambos os lados do telescópio, fazendo badalar o sino mecânico do sistema de roldanas. Fazem uma pausa após cada tentativa para verificar o alinhamento do Roman. É uma demonstração deliciosamente antiquada de conhecimento da física, um simples cenário mecânico que os matemáticos resolveram há muitos séculos. Não é o tipo de física que mantém os astrofísicos teóricos acordados durante a noite – as questões misteriosas, esquivas e existenciais que Roman poderá ajudar a esclarecer em breve.
Estamos completamente rodeados por matéria escura. Pelo menos, os físicos acham que tem de existir para os seus modelos do universo fazerem algum sentido, embora a substância nunca tenha sido observada directamente e se desconheça a sua composição.
Os astrónomos suspeitaram da existência da matéria escura pela primeira vez na década de 1930 e ficaram convencidos após observações fundamentais realizadas na década de 1970. Independentemente da direcção na qual olhassem, as galáxias desafiavam as regras que pensamos reger a massa e a gravidade, permanecendo intactas quando deveriam estar a afastar-se. Os cientistas determinaram que, embora esta estranha forma de matéria não reflicta nem emita luz, possui gravidade e exerce essa força para atrair gás e poeira cósmica, juntando-os para formar estrelas, galáxias e requintados aglomerados de galáxias. A matéria escura “criou toda a estrutura do universo à nossa volta”, diz Dominic Benford, astrofísico e cientista do programa do Roman. Depois deu origem a “sistemas solares e planetas e cães e gatos e essas coisas todas”, diz.
Na opinião dos cientistas, existe muito mais matéria escura do que matéria comum no universo e eles passaram décadas a teorizar sobre o que poderá ser – imaginando partículas hipotéticas de matéria escura e realizando experiências complexas para captá-las. A missão do Roman ocorre num momento fascinante desta discussão, diz Priya Natarajan, astrofísica teórica de Yale. “Ainda não encontrámos a partícula e não estamos minimamente perto de encontrar a partícula”, Natarajan diz. “A situação é muito difusa, mas é difusa de uma forma que nos exige avançar em direcção a algo novo.”
Os principais candidatos – partículas pesadas e lentas conhecidas como WIMPs (partículas maciças de interacção fraca) – ainda estão em jogo, mas nos últimos anos os cientistas começaram a ponderar seriamente outras possibilidades, nomeadamente os axiões, partículas teóricas que se transformam em unidades minúsculas de luz em campos electromagnéticos extremos, e buracos negros primordiais, que poderiam estar amachucados nos primórdios do universo.
Para ajudar a testar estes modelos, o Roman irá observar um fenómeno conhecido como efeito de lente gravitacional forte, que ocorre quando a gravidade de uma galáxia na nossa linha de visão curva o trajecto da luz emanada por uma galáxia situada directamente atrás dela, mostrando-nos vistas distorcidas do objecto mais distante. Os cientistas podem analisar a luz encurvada em busca de distorções minúsculas causadas por aglomerados de matéria escura, que lhes permitam perceber a potencial estrutura do material invisível existente entre as galáxias.
Espera-se que o Roman revele centenas destes casos de distorção de luz galáctica no tempo cósmico. “Isto vai mudar a área [de conhecimento]”, diz Natarajan. Os astrónomos não vão encontrar a partícula de matéria escura propriamente dita, diz ela, mas vão ter mais certezas do que nunca sobre a direcção que os seus estudos devem seguir.
Mustapha Ishak-Boushaki, um astrofísico teórico da universidade do Texas, em Dallas, espera uma inovação semelhante no estudo da energia escura, uma força fantasma que exerce uma influência poderosa no destino do universo. Há mais de um século, os astrónomos que estudavam o brilho emitido por galáxias distantes aperceberam-se de que esses sistemas celestes estavam a afastar-se de nós e que, quanto mais longe se encontrassem da Terra, mais depressa pareciam deslocar-se. Os astrónomos concluíram que o próprio tecido do espaço-tempo estava a esticar-se ao longo do tempo.
Michael Seeley
Em 1998, investigadores que tentavam medir esta expansão descobriram que ela estava a acelerar, surpreendendo a comunidade científica. “Pensámos que iria abrandar, como acontece quando atiramos uma bola ao ar”, diz Ishak-Boushaki. “Ela sobe, sobe, sobe, abranda, pára e volta a descer por causa da gravidade.” Em vez disso, uma força invisível estava a acelerar a inflação do cosmo e poderia eventualmente conduzi-lo rumo a uma existência sombria e vazia.
A história sofreu uma viragem dramática no ano passado, quando os astrónomos apresentaram evidências convincentes de que a energia escura, que era desde há muito considerada uma força constante e imutável, poderá, na verdade, ser um fenómeno dinâmico capaz de evoluir ao longo do tempo. Segundo diz Ishak-Boushaki, o censo realizado pelo Roman a centenas de estrelas explosivas poderá ajudar a confirmar este resultado, orientando-nos possivelmente em direcção a um destino cósmico diferente, no qual a expansão desenfreada possa cessar, conduzindo a um universo estável, ou inverter o seu rumo, esmagando tudo num ponto singular e insonoro.
Ou talvez haja outra reviravolta: a energia escura pode nem sequer existir. Aquilo que os cientistas pensam ser energia escura poderá, na verdade, dever-se aos efeitos de forças gravitacionais ainda por descobrir. Para sondar esta possibilidade, os cientistas utilizarão as observações de grande angular de aglomerados sucessivos de galáxias captadas pelo Roman para cartografar os andaimes cósmicos. “Talvez a gravidade naquelas escalas maiores do universo seja diferente”, diz Ishak-Boushaki.
No Centro Goddard, as forças da natureza acabam por colaborar, libertando as últimas cavilhas e, subitamente, o Roman fica suspenso no ar. Segurado pela grua, desloca-se com uma quietude quase sobrenatural ao longo da sala como se deslizasse sobre um corpo de água invisível, seguido por um mar de olhos desencarnados. Melton e os outros engenheiros que se encontram à minha volta, entusiasmados com o espectáculo – e talvez tontos depois de terem estado quase sete horas em pé a olhar fixamente para aquilo – desatam a cantarolar as famosas notas de 2001: Odisseia no Espaço,uma melodia que anuncia um começo grandioso.
O momento assinala o início de algo mais do que um empreendimento. O Roman contém a semente da ideia da próxima grande missão da astrofísica. Para além dos seus instrumentos científicos principais, o observatório transportará um sistema experimental inédito para fotografar directamente exoplanetas – planetas que orbitam outras estrelas. O coronógrafo, um conjunto sofisticado de máscaras, prismas e espelhos, funciona suprimindo o brilho radiante de uma estrela e captando a luz delicada reflectida pelos planetas que a orbitam, um enorme desafio técnico a anos-luz de distância.
O instrumento irá focar-se em mundos já identificados para treinar. “Os planetas que estamos a tentar ver são milhares de milhões de vezes mais ténues do que as suas estrelas hospedeiras”, diz Jason Wang, astrónomo da Northwestern University que trabalha em técnicas de imagiologia de exoplanetas. “Basta um brilho disperso da estrela para abafar o sinal emitido por esses planetas.”
NASA/JPL
A máscara focal do coronógrafo do telescópio, visível nesta imagem, é utilizada para suprimir a luz das estrelas e revelar os planetas que orbitam uma estrela. Cada secção circular contém várias “máscaras” – obstruções opacas cuidadosamente desenhadas para bloquear a luz estelar.
O Roman também irá procurar novos mundos sem utilizar o coronógrafo e espera-se que descubra até 100.000 exoplanetas entre a Terra e o centro da galáxia usando uma particularidade da gravidade para detectar o movimento dos planetas em redor de outras estrelas. Mas o Roman não conseguirá encontrar um gémeo verdadeiro da Terra: um exoplaneta rochoso do nosso tamanho, orbitando na zona habitável da sua estrela hospedeira. O mesmo se aplica ao Hubble e ao Webb. Este tipo de mundos são “como um pirilampo ao lado de um holofote”, diz Grant Tremblay, astrofísico do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian.
É por isso que os engenheiros esperam estudar o desempenho do coronógrafo do Roman para finalizar os designs do próximo grande telescópio, o Habitable Worlds Observatory, que será lançado na década de 2040. Esta missão irá procurar planetas do tamanho da Terra na órbita de estrelas próximas semelhantes ao Sol, utilizando as características do nosso planeta como guia para detectar potenciais sinais de vida nas suas atmosferas. Captar a luz filtrada por uma atmosfera alienígena exige um telescópio capaz de permanecer quase imóvel, sem nenhuma oscilação que desfoque as suas observações, diz Tremblay. Os telescópios vibram devido ao funcionamento dos seus sistemas internos e, mesmo no espaço, podem abanar, sacudidos pela brisa suave do vento solar. “Alguns engenheiros acham que isto não é solucionável e algumas pessoas são muito optimistas”, diz Tremblay. Uma das possibilidades implica dividir o observatório em dois quando estiver em órbita, permitindo ao telescópio deslocar-se livremente durante as observações e depois voltar a fixá-lo ao resto da nave espacial.
A NASA planeia avaliar a viabilidade dos designs até ao fim da década, quando o Roman já tiver ultrapassado a órbita da Lua. O mais recente conceito da missão é um projecto no valor de 11.000 milhões de dólares, com partida agendada para 2045, mas os esforços extraterrestres estão sujeitos aos caprichos de circunstâncias terrenas como orçamentos e políticas. O próprio Roman foi alvo de repetidas tentativas de cancelamento pela administração Trump, incluindo no ano passado, mas o Congresso continuou a atribuir fundos ao programa. Jared Isaacman, o actual administrador da NASA, disse que quer acelerar o cronograma do Habitable Worlds Observatory e sugeriu o lançamento de missões de preparação mais pequenas. Fox, a oficial da NASA, disse aos jornalistas na Primavera passada que “não estamos interessados em fazer algo agora que vai ser lançado na década de 2040”, e que recusaria financiamentos daquele valor. (Talvez outro telescópio grátis pudesse ajudar – o National Reconnaissance Office ofereceu dois satélites inaproveitados à agência espacial, mas a “NASA diz não ter planos para o outro bem doado”, afirma Claire Andreoli, porta-voz da NASA.)
O Roman pode não encontrar um planeta parecido com a Terra, mas enquanto aguardam actualizações sobre o Habitable Worlds, os cientistas podem pelo menos riscar da lista outras perguntas existenciais sobre o universo – e talvez acrescentar mais algumas. Como acontece com o lançamento de qualquer grande observatório, há probabilidades de o Roman encontrar algo que ninguém pensara em procurar.