Membros da equipa de instrumentos do ARRAKIHS a trabalhar na carga útil (payload) científica. (Crédito: Satlantis, IDR, UPM)

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) da Universidade do Porto integra o consórcio internacional que levará a cabo a próxima fase da missão espacial ARRAKIHS, cuja data de lançamento para o espaço, em 2030, foi esta semana oficialmente confirmada pela Agência Espacial Europeia (ESA). Esta segunda missão científica da classe FAST (F2) analisará os “restos arqueológicos” de estruturas estelares semelhantes à Via Láctea, procurando ajudar a perceber como se formam e evoluem as galáxias no âmbito do Modelo Padrão da Cosmologia.

A decisão da ESA de avançar para uma nova fase da missão dará início à conceção e construção de um satélite e da respetiva instrumentação, a cargo de um consórcio internacional que conta com a participação de mais de 250 cientistas e engenheiros de sete Estados-membros da ESA. Liderado por Rafael Guzmán, do Instituto de Física da Cantábria (IFCA, CSIC–UC), o Consórcio da Missão ARRAKIHS (AMC) inclui investigadores da Áustria, Bélgica, Espanha, Noruega, Portugal, Suécia e Suíça, e contribuições adicionais de instituições e empresas do Reino Unido, França, Dinamarca, Países Baixos, Estados Unidos, Taiwan e Tailândia. A participação nacional é coordenada pelo investigador Polychronis Papaderos (IA & UPorto).

Portugal irá desempenhar um papel de destaque em várias áreas essenciais para o sucesso científico da missão. Da participação nacional destaca-se o cargo de investigador responsável pelas Operações dos Instrumentos e Centro de Dados Científicos (Instrument Operations and Science Data Center – IOSDC), um papel de liderança fundamental no âmbito da missão. As equipas portuguesas irão ainda desenvolver software fundamental, o qual será integrado no pipeline de processamento de dados da ARRAKIHS.

Estas atividades não só vão maximizar o retorno científico da missão, como também contribuirão para consolidar as competências nacionais em tecnologias avançadas de processamento de imagem, desenvolvimento de software científico e análise de “big data”.

Portugal é ainda responsável pelo desenvolvimento e fabrico do Isolamento Multicamadas (Multi-Layer Insulation – MLI) do telescópio espacial, um subsistema crítico que protegerá o satélite do ambiente térmico extremo do espaço, garantindo a estabilidade necessária para observações de elevada sensibilidade.

Para Polychronis Papaderos, líder da equipa nacional, “a missão vai ajudar a estudar os ténues halos estelares que rodeiam as galáxias com um nível de sensibilidade sem precedentes. Ao revelar as assinaturas fósseis de fusões e interações passadas, a missão dar-nos-á um vislumbre fundamental sobre a forma como as galáxias acumularam a sua massa ao longo da história do Universo”.

Revelar o Universo de baixo brilho

A adoção da missão ARRAKIHS ((Analysis of Resolved Remnants of Accreted galaxies as a Key Instrument for Halo Surveys) pela ESA é uma consequência da conclusão bem sucedida dos principais marcos de conceito preliminar, incluindo a Revisão Preliminar de Projeto (PDR) do instrumento e a entrega do “Red Book”, o relatório de estudo de definição que descreve a implementação científica, técnica e programática da missão.

A ARRAKIHS foi concebida para fornecer novas perspetivas sobre uma das principais questões em aberto na astrofísica moderna: como se formam e evoluem as galáxias no âmbito do Modelo Padrão da Cosmologia. Centrar-se-á, para tal, nos halos estelares de baixo brilho superficial em torno de galáxias espirais semelhantes à Via Láctea, os quais preservam informação essencial sobre a formação e a evolução galáctica, revelando os efeitos combinados da matéria escura, das fusões de galáxias e de outros processos que moldaram o Universo.

Estruturas de baixo brilho superficial no halo de uma galáxia espiral. (Crédito: Nicolas Longeard (EPFL), AMC)

“Muitas destas estruturas são extremamente ténues e difíceis de estudar de forma sistemática com as observações existentes”, explica a coordenadora científica da missão, Rebekka Coles-Bieri (Universidade de Zurique). Desta forma, a ARRAKIHS abrirá uma nova janela observacional sobre o ainda pouco explorado Universo de baixo brilho superficial, permitindo o estudo de componentes estelares dos halos galácticos até agora ocultos

Nos últimos anos, o consórcio internacional ARRAKIHS transformou um conceito científico altamente ambicioso numa missão espacial plenamente estabelecida no Programa Científico da ESA. Este progresso foi sustentado por importantes avanços científicos e tecnológicos, incluindo o desenvolvimento de novas simulações cosmológicas de alta resolução e modelos de galáxias, o design de subsistemas essenciais do instrumento de voo, o desenvolvimento inicial da infraestrutura terrestre para dados científicos e sistemas de análise de dados, e a operação de uma câmara demonstradora instalada no Observatório Astrofísico de Javalambre, bem como a aquisição de observações cada vez mais profundas que reforçam o caso científico da missão.

O IA da Universidade do Porto tem, refira-se, um papel ativo em diversas missões atuais e futuras da ESA, reforçando a presença da ciência e da indústria aeroespacial portuguesas nesta instituição pan-europeia. “A participação de Portugal na missão ARRAKIHS coloca o país na linha da frente de uma das missões de astrofísica mais ambiciosas da ESA. Para além do seu impacto científico, o projeto criará oportunidades de formação para jovens investigadores, reforçará a colaboração internacional e contribuirá para o desenvolvimento de tecnologias espaciais avançadas e de competências em ciência de dados em Portugal”, conclui Polychronis Papaderos.