A China lançou um moderno observatório de raios X projetado para monitorar flashes no céu noturno, contribuindo para a ampliação do conhecimento sobre eventos cósmicos complexos, como colisões entre estrelas de nêutrons e o fenômeno de buracos negros consumindo suas estrelas vizinhas.
A Sonda Einstein decolou impulsionada por um foguete Longa Marcha-2C, partindo do Centro de Lançamento de Satélites de Xichang, situado no sudoeste da China, às 15h05 de terça-feira, conforme anunciado pelo Centro Nacional de Ciências Espaciais.
Operando a uma órbita de 600 km acima da Terra, o observatório, com um peso de 1,45 tonelada, utilizará o inovador Telescópio de Raios X de Campo Amplo. Este instrumento, construído com tecnologias que mimetizam o funcionamento dos olhos de lagosta, permitirá a observação rápida de diferentes áreas do céu, identificando fontes de raios X previamente desconhecidas.
Além disso, durante os cinco anos de sua operação, ela empregará o Telescópio de Raios X de Acompanhamento para aprimorar a identificação de novas fontes de raios X ou eventos, possibilitando observações de alta resolução.
Inicialmente concebida há uma década, a Einstein Probe é liderada por pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências e recebe contribuições significativas de instrumentos fornecidos pela Agência Espacial Europeia (ESA) e pelo Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, sediado na Alemanha.
"O chefe da missão, o cientista Yuan Weimin, do Observatório Astronômico Nacional em Pequim, afirmou que a capacidade de detecção da sonda supera em mais de uma ordem de magnitude a de telescópios similares em todo o mundo.
“Ele pode detectar sinais mais distantes e mais fracos, vê-los com mais clareza e localizá-los com mais precisão”, disse Yuan ao China Science Daily.
Erik Kuulkers, cientista responsável pelo projeto da Agência Espacial Europeia (ESA) para a missão, expressou grande entusiasmo pelo lançamento, um empreendimento no qual tem colaborado desde 2018 com colegas chineses e alemães.
“Graças ao seu campo de visão excepcionalmente amplo, a Sonda Einstein verá mais explosões de raios X do que outros satélites no passado. Ela transformará nossa maneira de ver o universo transitório”, disse Kuulkers na segunda-feira.
Os raios X surgem no universo quando a matéria é aquecida a temperaturas da ordem de milhões de graus. Esses raios são comumente gerados em situações físicas extremas, como elevados campos magnéticos, forte gravidade ou durante eventos cósmicos explosivos.
Contudo, observar os raios X representa um desafio significativo. Muitas fontes de raios X não são permanentes, manifestando-se brevemente no céu antes de desaparecer, o que dificulta sua detecção.
Dado que os raios X são prontamente absorvidos pela atmosfera terrestre, os cientistas necessitam desenvolver telescópios projetados para serem lançados em órbita. Estes dispositivos requerem espelhos especializados capazes de refletir e capturar os raios X, dada a sua alta capacidade de penetração.
Desde os anos 1960, mais de 50 telescópios foram lançados ao espaço para investigar os raios X cósmicos. Embora a maioria deles tenha sido empregada na medição precisa de fontes específicas, sua visão limitada restringia significativamente suas capacidades. Alguns conseguiam realizar varreduras rápidas do céu, mas sua capacidade estava restrita a identificar apenas as fontes mais luminosas.
No ano de 1980, Roger Angel, da Universidade do Arizona, apresentou uma inovadora proposta para o design de telescópios de raios X, caracterizados por um amplo campo de visão e resolução adequada. Sua inspiração veio de crustáceos, como lagostas e camarões, que desenvolveram olhos dotados de estruturas únicas para sobreviver em ambientes subaquáticos escuros.
O olho da lagosta é composto por vários tubos minúsculos dispostos em forma de quadrado, todos convergindo em direção a um centro esférico comum. Essa estrutura permite que a luz proveniente de todas as direções seja refletida dentro dos tubos e convergida em direção à retina, proporcionando à lagosta um campo de visão praticamente ilimitado.
A proposta de Angel representou um desafio de engenharia complexo por muitos anos, até que os avanços nas tecnologias de microprocessamento atingiram maturidade, possibilitando recentemente a implementação de uma técnica conhecida como óptica de microporos.
O Telescópio de Raios X de Campo Amplo, embarcado na Sonda Einstein, é composto por 12 módulos, cada um equipado com mais de 30 milhões de microporos quadrados. Cada poro, medindo 40 micrômetros de lado, é revestido com uma camada ultrafina de irídio para maximizar a refletividade.
A superfície dos poros deve ser excepcionalmente plana e suave, permitindo um erro de menos de 1 nanômetro, de acordo com Yuan. A equipe dedicou uma década ao desenvolvimento desses módulos, inspirados na anatomia dos olhos de lagosta.
Graças a esse design inovador, a Sonda Einstein é capaz de observar uma área do céu equivalente a mais de 10.000 luas cheias simultaneamente. Em contraste, os grandes telescópios de raios X existentes, como o Observatório de Raios X Chandra da NASA, conseguem capturar imagens de apenas uma seção do céu menor que uma lua cheia de cada vez.
Isso significa que a Sonda Einstein pode cobrir praticamente todo o céu noturno em apenas três órbitas ao redor da Terra, o que corresponde a menos de cinco horas. Em dezembro de 2020, uma missão de demonstração de tecnologia chamada Lobster Eye Imager for Astronomy foi lançada para testar os componentes-chave da tecnologia da Sonda Einstein.
Utilizando um instrumento de 53 kg semelhante a um dos 12 módulos do Wide-field X-ray Telescope, a missão confirmou a funcionalidade das tecnologias e demonstrou que a precisão das observações superou as expectativas.
“Meus parabéns à equipe que fez um trabalho tão bom para desenvolver a tecnologia lobster-eye”, disse Angel antes do lançamento.
Ele disse que, considerando os “belos” resultados dos testes de imagens de algumas das mais famosas fontes de raios X do céu, “podemos esperar que a Sonda Einstein seja muito bem-sucedida”.
Parabéns à equipe que fez um excelente trabalho para desenvolver a tecnologia lobster-eye.
Roger Angel, astrônomo
Ao longo dos cinco anos de sua missão, a sonda realizará um levantamento sistemático para detectar raios X provenientes de uma ampla variedade de objetos cósmicos, abrangendo desde buracos negros até estrelas de nêutrons, supernovas e até mesmo emissões de cometas em nosso sistema solar.
Destaca-se a utilidade especial da sonda na revelação de buracos negros supermassivos anteriormente inativos e indetectáveis. Contudo, se uma estrela próxima se aproximar excessivamente, o buraco negro despertará, iniciando o processo de separação da estrela e absorção de materiais, resultando em emissões de luz de raios X.
A Sonda Einstein também está programada para colaborar com telescópios terrestres na busca por ondas gravitacionais, que são perturbações no espaço-tempo originadas por objetos massivos no universo distante, como a colisão de duas estrelas de nêutrons. Nesse sentido, a sonda buscará emissões de raios X associadas a esses eventos, contribuindo para a localização de objetos massivos.
No âmbito internacional, a ESA e o Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics são parceiros no projeto e desenvolveram o Follow-up X-ray Telescope, composto por um par de telescópios convencionais de focalização de raios X.
Além disso, as estações terrestres da ESA desempenharão um papel crucial na transferência de dados do observatório ao longo da missão. Em reciprocidade, os cientistas europeus terão acesso a 10% dos dados de observação, conforme especificado no site da agência.
Erik Kuulkers, cientista do projeto da ESA, observou diferenças culturais e métodos de trabalho entre os cientistas chineses e europeus, mas enfatizou que ao longo do projeto houve um aprendizado mútuo contínuo entre as equipes.
“Conseguimos chegar a um acordo para maximizar o resultado científico da missão e obter o retorno certo para as diferentes partes em termos de dados e publicações científicas”, disse ele.
No final deste ano, a China dará início à missão SVOM (Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor), um projeto de colaboração com duas décadas de duração entre as agências espaciais nacionais da China e da França.
Esta iniciativa tem como objetivo estudar as explosões de raios gama originadas por eventos de supernovas em estrelas distantes. O lançamento do SVOM também está agendado para ocorrer por meio de um foguete Long March-2C, a partir do Centro de Lançamento de Satélites de Xichang.
