Atualizado 28 de abril de 2025 por Sergio A. Loiola
Pesquisadores da Universidade do Arizona desenvolveram um novo coronógrafo que pode tornar possível ver exoplanetas distantes obscurecidos pela luz de suas estrelas-mãe. Alem de permitir obter a imagem e coletar bio-assinaturas da atmosfera de planetas fora do sistema solar.
O novo coronógrafo, um dispositivo óptico que bloqueia a luz de uma fonte brilhante, permitirá a observação de exoplanetas distantes obscurecidos pelo excesso de luz, e proximos demais de suas estrelas, que os telescópios atuais não conseguem detectar.
Fornecendo assim insights sobre a possibilidade de vida fora da Terra. E contribuirá para novos métodos de imagem para sensoriamento quântico, imagens médicas e comunicações.
“Nosso novo design de coronógrafo desvia a luz estelar que poderia obscurecer a luz do exoplaneta antes de capturar uma imagem.”
A pesquisa foi conduzida pela Universidade do Arizona, liderado por Nico Deshler. O artigo foi publicado na Revista Optica
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O novo Coronógrafo quântico superou barreiras tecnológicas e as expectivas
Havia extrema dificuldade de localizá planetas habitáveis próximos a suas estrelas com os métodos atuais.
“Planetas semelhantes à Terra na zona habitável, a região ao redor de uma estrela onde as temperaturas permitiriam a existência de água líquida, podem facilmente ser até um bilhão de vezes mais fracos do que sua estrela hospedeira”, disse o líder da equipe de pesquisa, Nico Deshler, da Universidade do Arizona. “Isso os torna difíceis de detectar, pois sua luz tênue é ofuscada pelo brilho da estrela.
“Nosso novo design de coronógrafo desvia a luz estelar que poderia obscurecer a luz do exoplaneta antes de capturar uma imagem.”
A zona habitável é a região ao redor de uma estrela onde as condições podem permitir a existência de água líquida, um dos requisitos fundamentais para a vida como a conhecemos.
Os pesquisadores demonstraram que o novo coronógrafo pode, teoricamente, atingir os limites fundamentais de detecção e localização de exoplanetas estabelecidos pela óptica quântica.
Eles utilizara o novo coronógrafo para capturar imagens que permitiram estimar a posição de exoplanetas artificiais com distâncias de sua estrela hospedeira até 50 vezes menores do que o limite de resolução do telescópio normalmente permitiria.
“Comparado a outros projetos de coronógrafos, o nosso promete fornecer mais informações sobre os chamados exoplanetas de subdifração, aqueles que se encontram abaixo dos limites de resolução do telescópio”, disse Deshler.
“Isso poderia nos permitir detectar bioassinaturas e descobrir a presença de vida entre as estrelas.”
Telescópios tradicionais ficam Cego pelo excesso de luz
O desafio que a astronomia moderna enfrenta é tão fascinante quanto complexo.
Embora tenha havido progresso significativo nas últimas décadas usando métodos indiretos, como o trânsito ou o efeito Doppler, a observação direta de exoplanetas continua sendo o “desafio difícil” da exploração espacial.
O novo coronógrafo visa justamente preencher essa lacuna.
Nesse contexto, a equipe da Universidade do Arizona aproveitou os avanços recentes em óptica quântica e processamento de sinais para projetar seu dispositivo.
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Descoberta inspirada na música e na luz
O princípio por trás de seu funcionamento é comparável ao de uma orquestra: assim como cada nota musical tem uma frequência específica, cada fonte de luz no espaço emite padrões únicos, conhecidos como modos espaciais.
O coronógrafo separa esses modos, eliminando seletivamente a luz da estrela e permitindo que a luz fraca de um planeta próximo seja exposta.
Trabalhos recentes demonstraram que as noções tradicionais de resolução para telescópios não refletem limites fundamentais e podem ser contornadas com um pré-processamento óptico cuidadoso.
Inspirados por esses desenvolvimentos, os pesquisadores decidiram usar um classificador de modo espacial disponível em seu laboratório para desenvolver um coronógrafo aprimorado que teoricamente rejeita toda a luz de uma estrela no eixo, ao mesmo tempo em que atinge o rendimento máximo de um exoplaneta fora do eixo.
Assim como as notas de piano emitem diferentes frequências acústicas, as fontes de luz no espaço excitam diferentes modos espaciais, formas e padrões de oscilação únicos, dependendo de sua posição.
Os pesquisadores separaram esses diferentes modos usando um classificador de modos para isolar e eliminar a luz de uma estrela e um classificador de modos inversos para recompor o campo óptico após a rejeição da luz estelar.
Isso possibilitou capturar uma imagem do exoplaneta sem a estrela.
“Nosso coronógrafo captura uma imagem direta do exoplaneta, em vez de medir apenas a quantidade de luz emitida pelo exoplaneta, sem qualquer orientação espacial”, disse Deshler.
“Isso é crucial porque as imagens nos fornecem dados sobre sua posição, sua órbita e até mesmo seus arredores, como nuvens de poeira que podem influenciar a observação”, acrescentou.
Teste operacional confirmou a aplicação em Imagens de exoplanetas tênues
Após configurar o coronógrafo em laboratório, os pesquisadores construíram uma cena artificial de estrela-exoplaneta, na qual o exoplaneta estava posicionado próximo o suficiente da estrela para ser impossível de ser identificado com um telescópio tradicional.
A relação de contraste entre a estrela e o planeta foi definida como 1000:1.
Os pesquisadores escanearam a posição do exoplaneta para simular uma órbita em que o planeta cruza em frente à estrela e, em seguida, tentaram determinar sua posição em cada quadro.
As imagens capturadas com sua configuração experimental, incorporando o novo coronógrafo, permitiram estimar a posição do exoplaneta em separações planeta-estrela de subdifração.
Os pesquisadores estão trabalhando para aprimorar o classificador de modos para reduzir a diafonia, um tipo de interferência na qual a luz vaza através de diferentes modos ópticos.
Para cenas com níveis moderados de contraste, a diafonia não é muito problemática.
No entanto, os contrastes extremos encontrados na ciência exoplanetária exigiriam um classificador de modos espaciais de altíssima fidelidade para isolar suficientemente a luz da estrela.
Os pesquisadores afirmam que este experimento de prova de princípio pode inspirar uma exploração mais aprofundada do pré-processamento óptico com classificadores de modo espacial em instrumentação astronômica futura.
Por exemplo, os métodos de filtragem de modo espacial que eles utilizaram podem abordar cenários mais complexos, como tratar estrelas como objetos extensos, e também podem levar a novos métodos de imagem para sensoriamento quântico, imagens médicas e comunicações.
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É Livre a reprodução de matérias mediante a citação do título do texto com link apontando para este texto. Crédito do site Nature & Space
ÓTICA QUÂNTICA REVELARÁ PLANETAS OCULTOS E BIO-ASSINATURAS
Bibliografia
Revista Optica
Artigo: Experimental demonstration of a quantum-optimal coronagraph using spatial mode sorters.
Nico Deshler, Itay Ozer, Amit Ashok, Saikat Guha, 2025; 12 (4): 518 DOI: 10.1364/OPTICA.545414
Science Daily
Turning down starlight to spot new exoplanets
Meteored
