E se descobríssemos 100 mil exoplanetas?

Ao longo de décadas, pesquisadores e pesquisadoras vêm explorando o universo com a ajuda de grandes telescópios. O Hubble, lançado na década de 1990, já realizou mais de 1,7 milhão de observações, gerando dados sobre mais de 108 milhões de objetos astronômicos; o James Webb investiga algumas das primeiras galáxias e a evolução do cosmos; já o Observatório Vera C. Rubin, no Chile, foi projetado para mapear o céu austral durante dez anos, produzindo um dos maiores levantamentos astronômicos da história.

É nesse cenário que surge o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, da NASA, lançado em 30 de agosto de 2026. Com um campo de visão cerca de 100 vezes maior que o do Hubble, o Roman promete transformar não apenas a escala das observações, mas também a maneira como a astronomia investiga fenômenos que vão da formação de planetas à expansão acelerada do cosmos.

A diferença não está apenas na quantidade de objetos observados, mas também na maneira de compartilhar os dados: “O Roman pode ser encarado como uma verdadeira colaboração científica, já que a maior parte do tempo ele estará captando dados para um grupo muito grande e para diferentes tipos de ciência”, explica Martin Makler, pesquisador do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) e participante de grupos de pesquisa voltados à identificação de exoplanetas e exoluas – satélites naturais que orbitam corpos celestes fora do Sistema Solar.

Enquanto o Hubble e o Webb realizam muitas observações direcionadas a alvos específicos, o Roman dedicará boa parte de sua missão a grandes levantamentos, os chamados surveys. Os dados desses programas serão disponibilizados à comunidade científica, permitindo que diferentes grupos investiguem os mesmos conjuntos de observações.

Em vez de concentrar as observações em projetos individuais, o Roman permitirá que pesquisadores e pesquisadoras de diferentes instituições explorem uma mesma base de dados para responder a perguntas variadas. Essa característica amplia as possibilidades de pesquisa e torna o observatório um instrumento de uso coletivo pela comunidade astronômica mundial.

À caça de exoplanetas

Uma das frentes mais ambiciosas do Roman está na caça a mundos que a ciência ainda mal conhece – buscar planetas além do Sistema Solar, os chamados exoplanetas. O telescópio usará, entre outras estratégicas, a técnica de microlentes gravitacionais. Previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein, esse fenômeno ocorre quando a gravidade de um objeto curva o caminho da luz de uma estrela mais distante, amplificando temporariamente seu brilho. Se houver um planeta associado ao objeto que atua como lente, ele poderá deixar uma assinatura característica na variação da luz observada. Segundo Makler, mais de 300 planetas já foram descobertos com essa técnica.

A NASA prevê que o Roman contribua para um grande salto no número de exoplanetas conhecidos – estima a descoberta de cerca de 100 mil planetas.

Entre os resultados esperados estão cerca de 1.500 descobertas por microlentes gravitacionais, além de informações estatísticas sobre a diversidade de sistemas planetários. O telescópio também permitirá investigar planetas por outros métodos, como o trânsito, em que um planeta passa diante de sua estrela e provoca uma pequena diminuição em seu brilho.

O grupo de pesquisa do CBPF do qual Makler faz parte está diretamente envolvido nessa frente, fazendo simulações de como as curvas de luz desses eventos seriam observadas pelo telescópio e combinando esses dados com outros instrumentos, como o Rubin Observatory.

No entanto, o que torna essa busca ainda mais instigante são os chamados planetas livres – corpos que vagam pelo espaço sem orbitar nenhuma estrela. Sabemos muito pouco sobre eles: como se formam, quantos existem, como se distribuem pela galáxia. Ao investigar esses objetos, o Roman poderá ampliar nosso conhecimento sobre a diversidade de sistemas planetários e, ao mesmo tempo, ajudar a desvendar outro grande mistério da cosmologia: a natureza dos componentes que representam cerca de 70% do Universo.

A energia escura

A energia escura é um dos maiores enigmas da cosmologia. As observações indicam que a expansão do Universo está se acelerando, e o modelo cosmológico mais aceito atribui esse comportamento a um componente ainda desconhecido, responsável por cerca de 70% da densidade total de energia do cosmos.

Não sabemos qual é sua natureza física. Uma das possibilidades é que a energia escura seja uma propriedade do próprio espaço, com densidade aproximadamente constante. Outra é que suas características mudem ao longo do tempo. Distinguir essas hipóteses é fundamental para compreender a evolução do Universo e testar os limites dos modelos atuais.

É nesse desafio que o Roman poderá fazer a diferença. Com seu amplo campo de visão, o telescópio mapeará grandes populações de galáxia e permitirá acompanhar como as estrutura do Universo se desenvolveu ao longo de bilhões de anos. Essas informações ajudam pesquisadoras e pesquisadores a reconstruir a história de expansão cósmica e investigar o papel da energia escura nesse processo.

Além disso, tanto o Roman como outro telescópio espacial, o Euclid, utilizam uma técnica conhecida como lenteamento gravitacional fraco. O fenômeno ocorre quando a gravidade da matéria presente ao longo do caminho percorrido pela luz provoca pequenas distorções nas imagens de galáxias distantes. Ao analisar essas deformações, pesquisadores e pesquisadoras conseguem investigar como a matéria está distribuída no universo e como essa distribuição evoluiu ao longo do tempo.

Essas observações também permitirão testar se a gravidade se comporta, em escalas cosmológicas, conforme previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein. Os resultados poderão indicar se a energia escura se comporta como previsto pelos modelos atuais ou se há sinais de uma evolução que exija novas explicações.

Dois telescópios, a mesma pergunta

O Roman não está sozinho nessa busca. Desde 2023, o Euclid, da Agência Espacial Europeia (ESA), já orbita a região do ponto de Lagrange 2, com um objetivo semelhante: mapear a distribuição e a forma das galáxias no universo e investigar a energia escura. Embora compartilhem objetivos científicos, os dois observatórios adotam estratégias complementares.

No CBPF, o pesquisador Louis Legrand trabalha diretamente com os dados do Euclid. Para ele, os dois telescópios não disputam o mesmo território: “O Roman tem um foco sobre uma parte do céu menor que o Euclid, mas é mais profundo. Os dois se complementam”, explica.

O Euclid foi projetado para mapear uma área muito extensa do céu, enquanto o Roman realizará levantamentos mais profundos em regiões menores. Os instrumentos também observam em faixas diferentes do espectro eletromagnético, o que permite comparar e combinar seus resultados.

Para Legrand, a explicação mais intuitiva para a energia escura passa por uma imagem simples: “Imagina um pistão cheio de ar: se você puxar o pistão, a pressão do ar vai fazer com que a continuidade do movimento fique cada vez mais difícil. Mas se esse pistão está cheio de energia escura, vai ser cada vez mais fácil puxar!”. É essa pressão negativa – esse efeito oposto à gravidade – que faz o universo se expandir cada vez mais rápido.

A combinação dos dados permitirá testar resultados de forma independente e construir mapas mais precisos da distribuição da matéria e da evolução das galáxias. Assim, pesquisadores e pesquisadoras poderão confrontar diferentes medidas da expansão do Universo e procurar possíveis desvios em relação ao modelo cosmológico padrão.

            A busca por possíveis desvios de modelo padrão já mobiliza pesquisadores e pesquisadoras em diferentes partes do mundo. “Já temos alguns indícios de desvio. O maior deles é a tensão na medida da expansão do universo: existe um valor diferente entre a medida local da expansão e a medida inferida a partir da radiação cósmica de fundo”, explica Legrand.

Também há estudos que apontam para a possibilidade de a energia escura variar ao longo do tempo, embora a interpretação desses resultados ainda dependa de análises adicionais. Os dados do Roman e do Euclid poderão ajudar a esclarecer se essas pistas são consistentes e se exigem mudanças nos modelos que descrevem o cosmos.

O Brasil na era dos dados astronômicos

A participação brasileira nessa nova etapa da astronomia não se limita à interpretação das observações. Com o volume de dados produzido por telescópios como o Roman, também é necessário desenvolver ferramentas capazes de identificar padrões e selecionar os fenômenos que merecem investigação mais detalhada.

No CBPF, pesquisadores e pesquisadoras do Laboratório de Computação e Inteligência Artificial do CBPF (LAB-IA) desenvolveram o Arandu – do tupi-guarani, sabedoria –, um sistema de IA especializado em analisar as observações do telescópio, cruzá-las com informações anteriores e classificar eventos relevantes, ajudando cientistas a direcionar suas investigações. 

“O Roman produzirá um volume de dados que torna inviável examinar cada detecção manualmente. O Arandu usará inteligência artificial para organizar e classificar esse fluxo, ajudando cientistas a encontrar os eventos mais relevantes para suas pesquisas. Ter essa tecnologia desenvolvida e operada no CBPF insere o Brasil em uma etapa decisiva da astronomia contemporânea: a transformação de grandes volumes de dados em conhecimento científico”, explica Clécio Roque De Bom, coordenador científico do LAB-IA.

Uma das aplicações previstas é a identificação de eventos transitórios – fenômenos astronômicos que mudam de brilho ou de outras características ao longo do tempo, como explosões estelares. Reconhecer essas ocorrências rapidamente pode permitir que outros observatórios realizem novas observações e obtenham informações complementares.

“O diferencial do Roman não está apenas na quantidade de objetos que poderá observar, mas na possibilidade de acompanhar um universo em transformação. Sistemas como o Arandu serão fundamentais para reconhecer essas mudanças no meio de um fluxo contínuo de dados”, afirma De Bom.

Com o Roman ampliando a observação do cosmos e o Arandu, desenvolvido no CBPF, ajudando a processar seus dados, o Brasil ocupa um lugar importante nessa história – não apenas como observador do universo, mas também como parte da infraestrutura que transforma observações em conhecimento. Essa contribuição envolve diferentes etapas de investigação científica, da identificação de fenômenos à criação de ferramentas computacionais que ajudam pesquisadoras e pesquisadores a explorar o que os dados revelam sobre o Universo.