TELESCÓPIO ESPACIAL JAMES WEBB DA NASA
NASA divulga imagem espetacular para celebrar o Telescópio Espacial
James Webb
Por Joel Achenbach
12 de julho de 2023 às 6h17 EDT
A imagem do primeiro aniversário do Telescópio Espacial James Webb da
NASA mostra o complexo de nuvens Rho Ophiuchi, a região de formação estelar
mais próxima da Terra. (NASA/ESA/CSA/STScI/Klaus Pontoppidan)
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O Telescópio Espacial James Webb foi projetado para escavar um túnel
mais profundo no espaço e mais para trás no tempo do que qualquer outro
observatório anterior, com o audacioso objetivo de ver as primeiras galáxias
que iluminaram o jovem universo. Criar imagens bonitas sempre foi um recurso
agradável, mas auxiliar, de ter essa incrível nova peça de hardware no espaço.
Hoje, 365 dias depois que a NASA revelou o primeiro lote de dados e
imagens da missão, está claro que o JWST pode produzir fotos científicas e de
beleza com igual desenvoltura. A NASA está marcando o primeiro aniversário da
estreia científica do JWST com o lançamento de uma nova imagem, demonstrando a
capacidade do telescópio de re-visualizar o universo . A imagem dramática, um
tanto alucinatória, captura o dinamismo do complexo de nuvens Rho Ophiuchi, a
região de formação de estrelas mais próxima da Terra, onde sistemas planetários
como o nosso podem estar nos estágios iniciais de formação.
“O telescópio está funcionando melhor do que esperávamos”, disse a
astrofísica da NASA Jane Rigby, que no início deste mês se tornou a cientista
sênior do projeto JWST.
A comunidade científica foi um pouco conservadora ao planejar sua
agenda para o primeiro ano de observações, mas este próximo ano de ciência
aproveitará ao máximo o que o telescópio pode fazer, disse Rigby. “Estamos
ficando mais ousados no segundo ano.”
A jornada do JWST ao redor do sol não foi sem lombadas. O primeiro ano
de operações científicas incluiu uma breve pausa na coleta de dados por motivos
de segurança e uma colisão de parar o coração com a poeira espacial que forçou
os gerentes de projeto a voar o observatório mais ou menos para trás a partir
de agora.
Parte do primeiro lote de imagens divulgado em julho passado, o JWST
capturou esta visão do Quinteto de Stephan, um grupo de cinco galáxias
localizadas a cerca de 290 milhões de anos-luz de distância, na constelação de
Pegasus. (NASA/ESA/CSA/STScI).
Mas os cientistas que trabalham com os dados baixados do telescópio
estão entusiasmados com seu desempenho ao observar a porção infravermelha do
espectro, reunindo luz que não pode ser coletada por seu antecessor, o
Telescópio Espacial Hubble.
A grande manchete até agora é que o JWST viu muitas galáxias
surpreendentemente brilhantes no início do universo. Isso provou ser um pouco
confuso.
Faça um tour cósmico dentro das imagens capturadas pelo telescópio Webb
da NASA
Não, o JWST não refutou a teoria do big bang. A cosmologia não seguiu o
caminho da frenologia. Mas as observações de tanta luz vinda do período inicial
da formação galáctica causaram muita confusão. Observação e teoria não foram
perfeitamente alinhadas.
“Acho que há uma tensão”, disse o físico Massimo Stiavelli, chefe da
missão JWST no Space Telescope Science Institute em Baltimore. “Isso é
inegável, porque as coisas são diferentes do que pensávamos que seriam.”
Principais descobertas do JWST
O JWST voltou seu olho infravermelho para Saturno em junho para
conduzir uma busca profunda por uma nova estrutura de anel e luas fracas.
(Escritório de divulgação pública do Space Telescope Science Institute/NASA)
O JWST foi concebido no final da década de 1980 como o sucessor do
Hubble ainda a ser lançado, mas sofreu muitos anos de atrasos e encontros de
quase morte com legisladores preocupados com o orçamento. É um investimento de
US$ 10 bilhões. Ele não foi projetado com o tipo de recursos modulares que
permitiriam a substituição de peças se algo desse errado.
Também está no espaço profundo, em uma órbita gravitacionalmente
estável ao redor do sol chamada L2 que o mantém a cerca de um milhão de milhas
da Terra. Atualmente, a NASA não possui naves espaciais para transportar
astronautas para L2 e vice-versa.
Tudo isso reforça a alegria dos cientistas de que o telescópio funcione
conforme planejado.
Para um telescópio deste tipo, um ano é muito. Os espelhos do
telescópio devem permanecer extremamente frios e não podem ser apontados para
qualquer lugar perto do sol, então não espere ver nenhuma imagem bonita do JWST
de Vênus. Mas uma órbita completa dá ao telescópio a chance de cobrir a maior
parte do universo.
O JWST, lançado na manhã de Natal de 2021, na verdade fez uma órbita e
meia, mas os primeiros seis meses foram dedicados à implantação de sua enorme
variedade de espelhos hexagonais revestidos de ouro e um amplo guarda-sol para
mantê-los frescos, como bem como afinar os seus instrumentos.
A luz coletada por esses espelhos carrega informações sobre múltiplas
camadas do universo, desde as galáxias mais distantes, mais escuras e quase
imperceptíveis até galáxias mais extravagantes em primeiro plano e nuvens de
poeira e gás formadoras de estrelas dentro de nossa própria Via Láctea. E olhou
para nossa vizinhança imediata, o sistema solar, retornando fotos dignas de
pôsteres de Júpiter e Saturno que estão repletas de dados científicos.
Este mosaico de cerca de 20 imagens do JWST revela uma visão gloriosa
de cerca de 100.000 galáxias. (Escritório de Divulgação Pública do Instituto de
Ciências do Telescópio Espacial)
O universo inicial é onde o JWST fez suas investigações mais
interessantes e, às vezes, intrigantes. O objetivo é entender como o universo
primitivo evoluiu, como as galáxias se formaram e como chegamos onde estamos –
em um planeta orbitando uma estrela em um dos braços espirais de uma grande
galáxia.
“Nossa casa é a Via Láctea”, disse Brant Robertson, astrofísico teórico
da Universidade da Califórnia em Santa Cruz. “Isso é uma galáxia. É uma bela
galáxia. Podemos tirar fotos de dentro. Mas isso levanta a questão: como ele
chegou aqui? Como se formou?”
Esta arqueologia cósmica é o motivo pelo qual o JWST foi construído em
primeiro lugar. Uma característica estranha do universo é que a luz é eterna.
Fica mais fraco, mas ainda está lá, incluindo a luz mais antiga, fortemente
deslocada para a porção infravermelha do espectro pela expansão do espaço que
vem acontecendo desde o big bang. Os astrofísicos podem usar o JWST para
escanear galáxias com redshift extremamente alto, cavando cada vez mais fundo
no passado.
Robertson co-escreveu um dos dois artigos recentes que descrevem a
galáxia mais distante já detectada e confirmada pelo JWST, chamada
JADES-GS-Z13-0. Foi encontrado no redshift 13.2, que corresponde a cerca de 320
milhões de anos após o big bang. Existem alegações de possíveis galáxias com
desvios para o vermelho mais altos, mas elas aguardam confirmação, disse ele.
Questionado sobre como é a galáxia, ele disse: “É uma mancha”.
Mas e se você pudesse de alguma forma entrar em uma espaçonave e se
transportar através de vários buracos de minhoca para o passado distante e
pairar bem próximo a essa galáxia? Então, como seria?
“Se você pudesse estar ao lado dela, a própria galáxia seria muito azul
aos seus olhos, porque está formando estrelas”, disse Robertson. “Seria um
diamante muito azul no início do universo.”
Um quebra-cabeça sobre as primeiras galáxias
A câmera infravermelha do JWST capturou esta imagem de Júpiter. Como a
luz infravermelha é invisível ao olho humano, a luz foi mapeada no espectro
visível. (Equipe NASA/ESA/CSA/Jupiter ERS)
Imediatamente, os astrônomos que analisaram os dados do JWST no início
do universo detectaram algo que desafiou as expectativas: muitas galáxias
estranhamente brilhantes.
O brilho é uma aproximação da massa. Galáxias muito brilhantes,
portanto, normalmente seriam consideradas muito massivas. Mas as galáxias
precisam de tempo para crescer. Os teóricos já haviam elaborado uma linha do
tempo geral para a evolução das primeiras galáxias, e as detectadas pelo JWST
parecem à primeira vista notavelmente maduras para sua idade.
O JWST pode estar dizendo aos cientistas que a formação de galáxias no
início do universo foi de alguma forma mais eficiente do que se sabia
anteriormente.
“Há alguns ajustes que precisamos fazer em nossas teorias sobre como
essas galáxias iniciais se formaram e desenvolveram suas estrelas”, disse
Jeyhan Kartaltepe, astrofísico do Instituto de Tecnologia de Rochester.
“Nada do que vimos me faz pensar que quebramos a cosmologia”, disse
Rigby. “O que isso está nos dizendo é que as galáxias começaram a agir antes do
que acreditávamos.”
Contra-intuitivamente para aqueles de nós que não são astrofísicos, os
buracos negros podem ser outro fator na luminosidade dessas primeiras galáxias.
Embora, por definição, um buraco negro seja uma estrutura com um campo de
gravidade tão intenso que nem mesmo a luz consegue escapar, a região ao redor
de um buraco negro pode brilhar à medida que o gás e a poeira ficam
superaquecidos caindo em direção ao horizonte de eventos.
Uma multidão de galáxias e estrelas individuais brilhantes se aglomeram
nesta imagem do Telescópio Espacial James Webb. (ESA/Webb, NASA & CSA, A.
Martel)
No ano passado, Rebecca Larson, na época ainda candidata a doutorado na
Universidade do Texas em Austin, viu algo peculiar ao examinar dados de uma
galáxia extremamente distante chamada CEERS 1019. Ela emitiu essa luz há mais
de 13 bilhões de anos - quando o o universo estava apenas começando a rolar, e
as galáxias eram pequenos grupos malformados de estrelas quentes, jovens e
azuis brilhantes.
Larson ficou intrigado com a luz excepcionalmente brilhante que vinha
do núcleo do CEERS 1019. “Que diabos é isso?” ela pensou.
O que ela imaginou ser – corretamente – é um buraco negro supermassivo.
A galáxia, embora jovem, já havia conseguido criar um buraco negro que os
cientistas estimam ter uma massa igual a 10 milhões de sóis. Um relatório de
Larson e seus colegas descrevem isso como o primeiro buraco negro supermassivo
ativo já detectado.
Emoção sobre exoplanetas
Netuno e seus anéis brilham em uma imagem infravermelha capturada pelo
JWST. Os anéis do planeta não eram vistos com tanta clareza desde que a espaçonave
Voyager 2 passou por Netuno em 1989. (Joseph DePasquale/STScl/NASA/ESA/CSA)
O que o ano passado também começou a mostrar é que o JWST é, nas
palavras do astrofísico Garth Illingworth, uma “potência espectroscópica”. Ele
provou ser espetacular ao captar os espectros da luz que coleta, que carregam
informações sobre o objeto observado.
Essa habilidade rendeu uma das primeiras grandes descobertas do
telescópio: dióxido de carbono na atmosfera de um planeta gigante, WASP 39b,
orbitando uma estrela distante. O próprio planeta não é visível com a
tecnologia atual. Mas conforme ele passa na frente ou atrás de sua estrela-mãe,
as mudanças na luz estelar codificam informações sobre a atmosfera do planeta.
Até o JWST, ninguém havia feito uma detecção definitiva de dióxido de
carbono na atmosfera de um exoplaneta, disse Knicole Colon, astrofísico da
NASA.
“A primeira vez que vimos a assinatura espectral desse recurso, foi
simplesmente lindo”, disse ela. “Isso nos atingiu na cara. Aqui está este sinal
enorme, que foi fantástico.”
O instrumento de infravermelho médio no JWST revelou os detalhes finos
desta nebulosa em torno de um objeto incomum chamado estrela Wolf-Rayet, uma
das estrelas mais luminosas, massivas e rapidamente detectáveis conhecidas.
(Espaço Telescope Science Institute Office of Public Outreach/NASA/ESA/CSA/ERO
Production Team)
Para ser claro, os cientistas que olham para os espectros estão olhando
para apresentações gráficas de dados, não para imagens reais. Larson, que
encontrou o buraco negro supermassivo, ficou tão paralisada pela assinatura
espectral de uma região brilhante central naquela galáxia que, como ela disse,
“nunca pensei em olhar as imagens reais do JWST”.
Foi quando Kartaltepe mostrou a ela a imagem da galáxia obtida pelo telescópio.
Surpreendentemente, a galáxia tinha três pontos brilhantes, com um ponto
particularmente brilhante bem no meio. Aquele era o buraco negro supermassivo
de Larson.
Ernani Serra
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Pensamento: Os homens quando não são forçados a lutar
por necessidade, lutam por ambição.
Maquiavel
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