A imagem de raio-x acima mostra um dos vizinhos da Via Láctea, a Grande Nuvem de Magalhães. Esta imagem contém emissões nebulosas de gás, estrelas intervenientes e núcleos galácticos à distância, e os restos de uma supernova vista pela primeira vez da Terra há 32 anos, bem no centro, todos orbitando nossa galáxia a 158.200 anos-luz de distância. Mas, na Terra, chegar a esse ponto levou décadas de trabalho — e algumas falhas dramáticas.

Cientistas do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre acabaram de revelar as maravilhosas primeiras imagens de luz do telescópio eROSITA, tiradas do espaço nas últimas duas semanas. Eventualmente, eles esperam usar o eROSITA e o telescópio ART-XC, ambos lançados como parte da missão Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG) durante o verão (nos EUA), para mapear o céu em raios-x para entender melhor a própria estrutura do universo.

Essa missão, especialmente a eROSITA, carrega os fantasmas da ABRIXAS, que teve seu infeliz fim logo após o lançamento em 1999.

A importância dos raios-x

Os cientistas têm ansiado por um grande estudo que meça raios-x de energia mais alta, ou “fortes”, há décadas. Os pesquisadores soviéticos propuseram uma dessas missões em 1987, mas ela morreu com o colapso da União Soviética.

A astronomia de raios-x estuda algumas das maiores questões que os astrônomos têm sobre o nosso universo, sondando algumas de suas regiões mais densas e quentes — as de buracos negros, aglomerados de galáxias ou restos de supernovas.

Observar os aglomerados de galáxias é especialmente importante para entender a estrutura e a evolução em larga escala do universo. Telescópios de raios-x potentes, como o Observatório de Raios-X Chandra e o XMM-Newton, são usados ​​para observar regiões menores do universo e objetos individuais.

Mas os cientistas precisam de um telescópio de pesquisa, que mapeie todo o céu em comprimentos de onda de raios-x para responder a perguntas mais amplas sobre o universo e sirva como um guia para saber em que direção apontar esses outros telescópios de raios-x.

A eROSITA é uma maneira de realizar esse sonho. Embora a imagem da Grande Nuvem de Magalhães seja linda, o telescópio fará imagens do céu inteiro em raios-x fortes, revelando informações nunca vistas no céu noturno — e talvez 100.000 novos aglomerados de galáxias.

Mais aglomerados de galáxias ajudarão os cientistas a restringir melhor o comportamento da matéria escura, o material aparentemente transparente que parece compor a maior parte da massa do universo, e a energia escura, cuja presença parece impulsionar um aumento na taxa de expansão do universo.

“Registro fóssil” do universo

Galáxias individuais colidem, se fundem e evoluem, mas não podem fornecer tantas informações sobre a história de todo o universo em si.

Mas os aglomerados de galáxias que a eROSITA e a ART-XC esperam revelar “são como um registro fóssil da história da formação da estrutura em larga escala do universo”, disse Grant Gembm, astrofísico do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, ao Gizmodo. “Eles se tornam nós da teia cósmica. É como tentar mapear uma teia de aranha e não podemos ver os filamentos reais, mas podemos ver os nós que os conectam. Ainda podemos discernir pelo menos uma grande parte da estrutura da teia em si. ”

Visualização da eROSITA dos aglomerados de galáxias A3391, na parte superior da imagem, e A3395 na parte inferior, com dois esquemas de processamento diferentes. Imagem: T. Reiprich (Univ. Bonn), M. Ramos-Ceja (MEP), F. Pacaud (Univ. Bonn), D. Eckert (Univ. Genebra), J. Sanders (MEP), N. Ota (Univ. Bona), E. Bulbul (MPE), V. Ghirardini (MPE), MPE/IKI

Um desastre

A primeira pesquisa de raios-x do céu, ROSAT, abreviação de Röntgensatellit, foi lançada em 1990. Esse telescópio realizou o primeiro estudo de raios-x de todo o céu nos comprimentos de onda de raios-x “suaves” de menor energia e fez milhares de observações, de acordo com um resumo científico da eROSITA no servidor de artigos pré-publicação de física arXiv. 

Mas uma grande quantidade de dados parecia se esconder além do alcance do ROSAT naqueles comprimentos de onda “fortes” de energia mais alta. Cientistas alemães propuseram um sucessor do ROSAT chamado ABRIXAS (A-Broadband Imaging X-ray All-sky Survey).

A ABRIXAS combinaria sete telescópios menores em um satélite compacto e potente, contando com a tecnologia de espelho e detector incorporada ao telescópio XMM-Newton. Foram necessários apenas três anos para desenvolver um orçamento relativamente pequeno, de US$ 20 milhões. Ela estava pronta para abrir um universo que o ROSAT não conseguia ver. Porém, apenas três dias após o seu lançamento, ocorreu um desastre: sua bateria principal falhou, e ela nunca realizou uma observação.

A perda foi “trágica”, disse Jonathan Gindlay, professor de astronomia prática no Observatório da Harvard College da Universidade de Harvard, ao Gizmodo. Não houve uma pesquisa sobre os raios-x fortes do céu, disse Tesla Jeltema, professor associado da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, ao Gizmodo.

Os cientistas pediram um substituto para revelar os aglomerados de galáxias e outros objetos de energia mais alta que eles sabiam que o ABRIXAS seria capaz de encontrar. Até hoje, “existem muitos projetos em que os pesquisadores ainda usam os dados do ROSAT”, disse Jeltema.

Os institutos alemães por trás da ABRIXAS propuseram uma substituição em 2002 — uma missão quase idêntica que atracaria na ISS (Estação Espacial Internacional) — mas perceberam que a ISS não seria o local ideal para pilotá-la, e não havia espaço.

Um novo projeto

Então, em 2005, Peter Predehl, da ABRIXAS (e agora da eROSITA), viajou com o então diretor do grupo de alta energia do Instituto Max Planck de Física Teórica, Günther Hasinger. Os dois discutiram um telescópio com uma área efetiva cinco vezes maior que a ABRIXAS, com base em tecnologia semelhante e fizeram alguns cálculos rápidos. Quando chegaram, pediram a um colega que preparasse uma apresentação durante a noite para apresentar aos colegas russos no dia seguinte.

Assim, nasceu a ROentgen Survey estendido com uma Matriz de Telescópio de Imagem ou eROSITA, sigla de “extended ROentgen Survey with an Imaging Telescope Array”.

Ela se tornou efetivamente a primeira campanha de imagens de raios-x fortes de todo o céu, que seria 25 vezes mais sensível que o ROSAT, mostrando  o universo como era há nove bilhões de anos.

Sem o fracasso da ABRIXAS, “nunca teríamos a eROSITA”, disse Predehl ao Gizmodo. “É muito maior e muito melhor do que a ABRIXAS jamais poderia ter sido”.

O fracasso da ABRIXAS deu aos cientistas tempo para incorporar o melhor software desse satélite, além de hardware como seus espelhos, e de avanços mais recentes na tecnologia de detectores. A Max-Planck Society e a DLR garantiram financiamento para a eROSITA em 2009, e a missão estava programada para voar ao lado do telescópio de levantamento de raios-x da Rússia, o ART-XC — realizando o sonho dos cientistas soviéticos de décadas atrás.

Após alguns dos atrasos mais típicos que vêm com grandes projetos, a Roscosmos lançou a missão no verão passado (nos EUA).

Primeira imagem luminosa do ART-XC. Gráfico: Roscosmos

Ferramenta para o futuro

Essas pesquisas têm valor além de apenas encontrar outras missões de raio-x, explicou Jeltema. Se os telescópios ópticos ou radioelétricos encontrarem algo estranho, essas pesquisas poderão conter informações extras para ilustrar melhor as outras descobertas.

Mas a eROSITA e o ART-XC servirão como uma ferramenta importante para o futuro. Os cientistas estão sonhando com telescópios de raios-x ainda mais novos e potentes, como o Observatório de Raios-X Lynx, uma das quatro novas missões emblemáticas que a Academia Nacional de Ciências poderá propor em sua pesquisa decenal.

“O Lynx estará pronto para buscar o imenso espaço de descoberta que o eROSITA abrirá”, disse Tremblay.

Predehl parece ter superado os dias da ABRIXAS — ele zombou de mim quando perguntei como era ver a primeira imagem de luz da eROSITA após um atraso de 20 anos. “É fantástico”, disse ele.