Por décadas, astrônomos sonharam com um observatório instalado no lado oculto da Lua — um lugar permanentemente protegido do ruído de rádio produzido pela civilização humana e, durante a noite lunar, também do próprio Sol. Agora, um novo estudo descreve como um pequeno radiotelescópio que será enviado para essa região pode transformar esse sonho em um mapa real do universo em frequências extremamente baixas.

O trabalho apresenta os métodos de reconstrução de imagem que serão utilizados pelo LuSEE-Night, um radiotelescópio experimental que deverá pousar na face oculta da Lua em setembro de 2026. O instrumento observará o céu na faixa entre 1 e 50 megahertz, um regime de frequências quase totalmente inacessível a observatórios terrestres por causa da interferência humana e da distorção causada pela ionosfera da Terra. 

“Esse é um dos poucos lugares no Sistema Solar onde podemos observar o universo nessas frequências sem contaminação significativa”, explica o físico Hugo Camacho, do Brookhaven National Laboratory, autor principal do estudo. “A face oculta da Lua funciona como um escudo natural contra o ruído de rádio da Terra.” 

A pesquisa reúne cientistas de instituições como o Lawrence Berkeley National Laboratory, a Universidade da Califórnia em Berkeley, o Centro de Astrofísica e Astronomia Espacial da Universidade do Colorado Boulder, o Observatoire de Paris e o Kapteyn Astronomical Institute, entre outros centros internacionais. 

Diferentemente dos grandes radiotelescópios terrestres — compostos por antenas parabólicas gigantescas — o LuSEE-Night será relativamente simples. O instrumento consiste em quatro antenas monopolo de cerca de três metros, dispostas em forma de cruz sobre uma plataforma giratória instalada no módulo lunar da missão Blue Ghost 2, da empresa Firefly Aerospace. 

Apesar de seu tamanho modesto, o sistema mede simultaneamente 16 produtos de correlação de sinais, captando variações na intensidade da radiação proveniente de grandes áreas do céu. Ao longo do tempo, enquanto a Lua gira e a plataforma ajusta a orientação das antenas, o instrumento coleta diferentes perspectivas da mesma região celeste.

Essas observações, combinadas, permitem reconstruir um mapa do céu — ainda que com resolução relativamente baixa, de cerca de cinco graus, comparável ao tamanho aparente de dez luas cheias lado a lado. 

“Cada medição individual observa uma grande porção do céu”, explica Camacho. “Mas o conjunto de medições, tomadas em diferentes momentos e orientações, fornece informações suficientes para reconstruir a distribuição de brilho do rádio no céu.” 

O desafio científico central não é apenas coletar os sinais — mas interpretá-los corretamente. Como cada antena capta radiação de uma área ampla do céu, o telescópio não produz imagens diretas. Em vez disso, os dados precisam ser “desconvolvidos” matematicamente para extrair a estrutura espacial do sinal.

Para resolver esse problema, os pesquisadores aplicaram um método conhecido como filtro de Wiener, amplamente utilizado em cosmologia para reconstruir mapas do fundo cósmico de micro-ondas.

Esse algoritmo estima o mapa mais provável do céu combinando dois tipos de informação: os dados observacionais e o conhecimento prévio sobre o comportamento estatístico do sinal e do ruído.

“Em escalas dominadas pelo sinal, o método confia nos dados”, escrevem os autores. “Em escalas dominadas pelo ruído, ele regulariza a solução, puxando os valores em direção à média esperada.” 

O resultado é um mapa que equilibra fidelidade às observações e estabilidade matemática — evitando artefatos que poderiam surgir ao tentar extrair detalhes além da capacidade real do instrumento.

Para testar o método, os pesquisadores realizaram simulações detalhadas usando modelos do céu em frequências ultrabaixas.

O estudo utilizou o Ultra-Low Frequency Sky Model (ULSA), um modelo teórico que descreve a distribuição da emissão de rádio da Via Láctea entre 1 e 50 MHz. Nessas frequências, a radiação é dominada pela emissão síncrotron produzida por elétrons relativísticos que se movem nos campos magnéticos da galáxia.

Os cientistas também modelaram cuidadosamente a resposta das antenas usando simulações eletromagnéticas e incluíram efeitos do solo lunar, que reflete parte das ondas de rádio e altera o padrão de recepção.

“O sistema de antenas é pequeno em comparação com o comprimento de onda observado”, esclarece os autores. “Isso significa que cada antena tem uma resposta espacial muito ampla, especialmente nas frequências mais baixas.” 

Mesmo assim, a rotação da Lua e as mudanças na orientação das antenas criam variações suficientes nas medições para permitir a reconstrução do mapa.

A razão para instalar o instrumento na face oculta da Lua é simples: na Terra, essas frequências são praticamente impossíveis de observar.

Ondas de rádio abaixo de cerca de 30 MHz são fortemente afetadas pela ionosfera terrestre, que pode refletir ou distorcer os sinais vindos do espaço. Além disso, transmissões humanas — rádio, televisão, satélites e comunicações militares — geram interferência constante.

A face oculta da Lua, por outro lado, permanece permanentemente protegida dessas emissões.

Essa combinação cria um dos ambientes mais silenciosos do Sistema Solar para observações de rádio.

Embora o estudo atual foque na reconstrução de mapas do céu de rádio, os cientistas veem o LuSEE-Night como um passo inicial rumo a telescópios muito maiores na Lua.

Um dos principais objetivos futuros seria estudar o chamado período das “idades das trevas” do universo, quando as primeiras estrelas e galáxias ainda não haviam se formado.

Sinais dessa época — especialmente a emissão da linha de hidrogênio neutro em frequências extremamente baixas — poderiam revelar como o cosmos evoluiu nos primeiros centenas de milhões de anos após o Big Bang.

Projetos conceituais como o FarSide, o Lunar Crater Radio Telescope (LCRT) e o DSL já foram propostos para explorar essas perguntas científicas. 

“O LuSEE-Night é um precursor dessas missões maiores”, afirmam os autores. “Ele permitirá testar tecnologias e técnicas de observação em um ambiente único.” 

Se tudo correr conforme o planejado, o instrumento poderá operar por várias noites lunares — cada uma com duração aproximada de 14 dias terrestres — coletando dados continuamente enquanto o céu gira sobre o horizonte lunar.

Mesmo um único ciclo de observação poderá produzir um dos primeiros mapas do céu em frequências abaixo de 50 MHz com resolução significativa.

Para Camacho e seus colegas, o experimento representa um passo crucial para transformar a face oculta da Lua em um laboratório de radioastronomia.

“A Lua oferece uma oportunidade única para observar o universo em uma faixa de frequências praticamente inexplorada”, diz o pesquisador. “O LuSEE-Night nos ajudará a entender até que ponto podemos aproveitar esse ambiente extraordinário.”