Roman da NASA será o primeiro telescópio a empurrar a astronomia para a ‘nuvem’

NASAde Telescópio Espacial Romano Nancy Grace fará o downlink de cerca de 1,4 terabytes de dados – o mesmo que o disco rígido de um sistema de jogo inteiro – todos os dias.

Quando Kristen McQuinn pensa sobre esse dilúvio e como colocá-lo nas mãos dos pesquisadores, ela o compara a outra evolução tecnológica.

“Antigamente, alugávamos filmes da Blockbuster para levar para casa”, disse McQuinn, que liderará as operações científicas no Space Telescope Science Institute em Baltimore. “Mais tarde, recebemos DVDs pela Netflix e hoje temos serviços de streaming que trazem o conteúdo direto para nossa casa.”

Por causa da mangueira enorme e detalhada de Roman espaço imagens, os cientistas não poderão simplesmente transferi-las para seus laptops como faziam no passado. Em vez disso, Roman será o primeiro telescópio a empurrar a astronomia totalmente para a nuvem. Um espaço de trabalho online compartilhado permitirá que pessoas de todo o mundo façam login. Os líderes da missão dizem que esta mudança monumental na forma como as observações são disseminadas também pode mudar quem tem uma verdadeira oportunidade de fazer descobertas.

A câmera principal de Roman é o que torna isso possível. Ele verá o céu com a nitidez do Hubble, mas com um campo de visão 100 vezes maior. A espaçonave também se moverá, se acomodará e começará a expor imagens muito rapidamente, para que possa cobrir o céu cerca de 1.000 vezes mais rápido.

Essa velocidade se transforma em números surpreendentes. Em cerca de um mês, Roman conseguiu escanear o plano da Via Láctea e identificar até 20 bilhões de estrelas. Uma única imagem da maior pesquisa planejada seria tão vasta que seriam necessárias mais de 500 mil televisões 4K para exibi-la em resolução máxima. Dispostas no chão, essas telas cobririam 45 quarteirões de Manhattan.

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Nas suas principais pesquisas, espera-se que Roman registe mais de 2 mil milhões de galáxias. Ele assistirá repetidamente o centro lotado da galáxia a cada poucos minutos, procurando pequenas mudanças no brilho que revelam planetas em torno de estrelas distantes. E capturará dezenas de milhares de explosões estelares chamadas supernovas e acompanhar como eles brilham e desaparecem, uma forma fundamental de medir a rapidez com que o universo se expande.

Somente durante as campanhas de teste a equipe romana já administrou mais dados que o Hubble e James Webb telescópios produziram combinados, disse Julie McEnery, cientista sênior do projeto Roman. Assim que o Roman iniciar as operações regulares, ele enviará milhares de novas imagens diariamente, construindo um tesouro medido em dezenas de milhares de terabytes.

Nessa escala, a abordagem antiga quebra. Um grupo de pesquisa típico não consegue acompanhar copiando tudo para servidores locais e executando sua própria pilha de software privada.

Então a equipe missionária inverteu o roteiro. O Space Telescope Science Institute, que já apoia o Hubble e o Webb, receberá os sinais brutos de Roman e os transformará em imagens e medições limpas.

Técnicos do Goddard Space Flight Center da NASA instalam o escudo solar do Telescópio Espacial Romano Nancy Grace.
Crédito: NASA/Sydney Rohde

Esses dados ficarão em um site seguro apoiado por computadores remotos – o que a maioria das pessoas chama de “a nuvem” – chamado Roman Research Nexus. Qualquer pessoa com uma conta e conexão à Internet pode fazer login através de um navegador. Uma vez lá dentro, os usuários podem examinar as imagens gigantes de Roman, ampliar desde o campo de visão total até pequenos trechos e extrair tipos específicos de alvos – planetas, galáxias e aglomerados de estrelas – para um exame mais minucioso.

Os retratos panorâmicos do céu de Roman funcionarão como uma versão cósmica de um aplicativo de navegação ou mapa. Você pode ver a cena inteira e, em seguida, rolar e ampliar até um bairro de interesse. Em vez de digitar “Starbucks perto de mim”, um pesquisador pode procurar por “estrelas jovens aqui” ou “galáxias a esta distância” e, em seguida, desenhar uma caixa ao redor dessa parte do céu para cavar.

O sistema foi desenvolvido para equipes, permitindo que os grupos façam login, compartilhem pastas e cadernos e executem análises lado a lado, mesmo que os membros estejam sentados em lados opostos do mundo. Um estudante de pós-graduação no Chile, um professor em Baltimore e um colaborador na Índia poderiam inspecionar o mesmo campo romano em tempo real e testar ideias juntos.

Esse projeto é o que levará à democratização da pesquisa astronômica, dizem os líderes da missão. Os dados de Roman são simplesmente grandes demais para serem explorados por qualquer pessoa ou instituto.

A torrente de dados do Telescópio Espacial Romano forçará uma nova forma de fazer astronomia e distribuir imagens.
Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA

“Uma turma do ensino médio em Kentucky pode acessar novos dados romanos ao mesmo tempo que um professor em Princeton”, disse McEnery.

A NASA já hospeda projetos de ciência cidadã onde voluntários navegam em imagens de telescópios para sinalizar objetos incomuns: novos exoplanetasfusão de galáxias, discos de poeira em torno de estrelas. A torrente de imagens nítidas e amplas de Roman poderia turbinar esse tipo de trabalho.

Para investigadores em países sem acesso fácil a telescópios gigantes, o sistema baseado em nuvens de Roman também é uma vantagem. Eles não precisarão construir um observatório de bilhões de dólares para participar da astronomia de ponta.

Bente Eegholm, um engenheiro óptico, inspeciona o espelho primário do Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA.
Crédito: NASA/Chris Gunn

Os objetivos científicos de Roman visam duas das maiores incógnitas: como o universo evoluiu e quão comuns outros mundos podem ser. Ele acompanhará como o espaço se expandiu ao longo do tempo e como as estruturas cresceram, de estrelas a galáxias e aglomerados. Essas medições testam uma teoria padrão que já não se ajusta bem. Os astrônomos podem inferir as condições do cosmos primitivo a partir da luz antiga. Mas as medições recentes do universo próximo não correspondem totalmente a essas previsões, com lacunas demasiado grandes para serem descartadas como um mero erro de arredondamento.

Roman também levará a busca por planetas ao redor de outras estrelas para um novo território. Ao observar campos estelares lotados em direção ao centro da Via Láctea e observar breves brilhos quando uma estrela passa na frente de outra, ele usará um efeito de ampliação natural chamado microlente para revelar planetas orbitando as estrelas em primeiro plano, incluindo muitos tipos de planetas que outros métodos raramente detectam. Um segundo instrumento, uma câmera de alto contraste chamada coronógrafotestará tecnologia que poderá um dia permitir que uma missão futura obtenha imagens diretas de planetas semelhantes à Terra.

Em épocas anteriores, avanços como estes dependiam muitas vezes de um pequeno número de pessoas que controlavam o valioso tempo do telescópio e o hardware para processar os resultados. Roman, se tiver o desempenho esperado pelos seus planeadores, marcará um afastamento deliberado desse padrão.

“Trata-se realmente de garantir que os dados não sejam acessíveis apenas do ponto de vista técnico”, disse McQuinn, “mas que qualquer pessoa que queira possa pesquisar os dados e fazer a análise imediatamente.