Telescópio Espacial James Webb

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O que os cientistas esperam aprender com o novo Telescópio
Espacial James Webb
O novo Telescópio Espacial James Webb coletará luz infravermelha de cantos distantes do cosmos,
permitindo que os cientistas vejam mais longe do que nunca.
Crédito da imagem: NASA/Desiree Stover
Três décadas em construção, o sucessor da NASA do famoso telescópio Hubble será lançado na próxima
semana, e a emoção está crescendo.
Um programa conjunto entre a NASA, a Agência Espacial Europeia e a Agência Espacial Canadense, o
Telescópio Espacial James Webb – ou Webb – será o maior e mais complexo observatório espacial até hoje.
Equipado com um poderoso conjunto de instrumentos, ele vai ver mais longe no universo do que qualquer
outro telescópio, e será usado para resolver mistérios em nosso sistema solar, sondar as origens do
universo, e empurrar os limites do conhecimento científico.
“Está destinado a ser um nome familiar, como seu antecessor, o Hubble”, escreveram os cientistas da NASA.
O Universo primitivo capturado no infravermelho
Os telescópios podem ser pensados como máquinas do tempo. Como a distância entre objetos no espaço é
tão grande, a luz leva uma quantidade significativa de tempo para viajar entre eles. Como resultado,
telescópios, como Hubble e Webb, podem ser usados para capturar instantâneos do início do universo,
proporcionando um vislumbre no tempo.
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Antes do lançamento do Hubble em 1990, os astrônomos dependiam de telescópios terrestres, que,
comparativamente, não podem espreitar muito longe no cosmos porque a atmosfera da Terra absorve a
maior parte da luz de comprimento de onda curta necessária para detectar galáxias distantes, estrelas,
buracos negros e planetas. Como o primeiro telescópio em órbita, o Hubble causou uma revolução na
astronomia, principalmente com suas famosas imagens do Campo Profundo.
O Webb levará isso um passo adiante, complementando as capacidades do Hubble, que observa o universo
principalmente através da luz visível e ultravioleta. Como o primeiro telescópio infravermelho de propósito
geral, o Webb nos levará de volta ao reino das primeiras estrelas e galáxias, que se formaram quando o
universo tinha apenas 100.000.000 anos de idade.
Através de um processo chamado desvio cosmológico, a luz ultravioleta e visível emitida por objetos
cósmicos é esticada em direção à região infravermelha do espectro à medida que o universo se expande.
Essa nova capacidade de observar a antiga luz das estrelas permitirá que os cientistas olhem para onde os
primeiros objetos podem ter sido formados a tempo.
A detecção de infravermelhos também irá expandir as capacidades de observação dos astrônomos. “Isso
abre o que eu chamei de baú do tesouro infravermelho”, disse John Mather, cientista-chefe do Telescópio
James Webb e vencedor do Prêmio Nobel por seu trabalho no satélite Cosmic Background Explorer, em uma
entrevista. “O infravermelho é importante para os astrônomos porque objetos mais frios que não podem
brilhar ou emitir luz visível são capazes de emitir infravermelho.”
Há também a vantagem adicional de que a luz infravermelha é espalhada menos pela poeira em comparação
com a luz visível e ultravioleta, o que permitirá aos cientistas não apenas ver objetos previamente obstruídos,
mas sondar nuvens de poeira onde estrelas e planetas nascem.
Vistas visíveis e infravermelhas do Hubble da Nebulosa da Cabeça de Macaco. Crédito da imagem:
NASA e ES
“Toda vez que os cientistas constroem um novo instrumento, descobrimos algo novo”, disse Mather. “Temos
muitas razões para sermos céticos em relação à nossa compreensão do universo primitivo. Temos uma
história muito boa chamada Modelo Padrão, onde a matéria escura, a energia escura, a matéria comum e a
https://www.advancedsciencenews.com/what-is-a-black-hole/
https://www.youtube.com/watch?v=shPwW11MEHg
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gravidade estão unindo as coisas após o Big Bang. Mas de onde veio a matéria escura e a energia? E não
sabemos que essa é a única coisa lá fora. Poderíamos ter uma grande maneira surpresa lá fora no início do
universo.”
Sonding céus alienígenas para sinais de vida
O Webb expandirá o trabalho de outros observatórios, como Kepler, TESS, Hubble e ALMA, buscando e
imaginando exoplanetas dentro do universo conhecido. Ao longo de sua vida, o Webb procurará centenas, se
não milhares, de planetas que orbitam estrelas distantes.
Uma dessas estratégias é a utilização de espectroscopia. Planetas alienígenas são por vezes identificados
por mergulhos periódicos no brilho das estrelas que orbitam, que ocorre quando um planeta passa entre uma
estrela e um telescópio de medição. Desde a descoberta do primeiro exoplaneta no início dos anos 90, os
cientistas só conseguiram arranhar a superfície do que pode ser aprendido sobre exoplanetas através de
suas assinaturas de luz. Com o telescópio Webb vem a oportunidade de cavar mais fundo.
A presença de metano na atmosfera do planeta extra-solar
189733b é medida pelo Telescópio Espacial Hubble. Crédito da
imagem: NASA, ESA e A. Feild (STScI)Tradução
Com instrumentação avançada, o Webb permitirá que os cientistas obtenham novos insights sobre as
propriedades físicas e químicas das atmosferas planetárias – aquelas em galáxias distantes e dentro do
nosso próprio sistema solar.
A atmosfera de um planeta contém informações vitais sobre o que esse mundo pode ser - de planetas do
que terra-terra a mundos com oceanos subterrâneos - e os astrônomos acreditam que os dados ocultos
podem ser os blocos de construção da vida. Somente dentro de nossa galáxia, existem mais de um bilhão de
planetas habitáveis do tamanho da Terra.
Através da espectroscopia, moléculas e átomos podem ser identificados porque emitem e absorvem
frequências específicas de luz, criando sua própria assinatura que permite aos astrônomos identificá-los
mesmo em quantidades muito pequenas. Tomando a Terra como exemplo, a geologia em nosso planeta
produz dióxido de carbono e metano, mas os organismos vivos produzem metano em maiores quantidades.
https://www.advancedsciencenews.com/methane-on-enceladus-could-be-a-possible-sign-of-life/
https://www.advancedsciencenews.com/an-exoplanet-that-rains-iron/
https://www.advancedsciencenews.com/could-planets-with-underground-oceans-be-concealing-alien-life/
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O metano por si só não indica vida, mas procurar combinações delicadas de gases como metano, dióxido de
carbono, oxigênio, ozônio e água pode ajudar a determinar se as condições na Terra são comuns (ou únicas)
dentro do universo.
Um dos primeiros sistemas planetários que o Webb vai imaginar é o sistema TRAPPIST-1, localizado a 39
anos-luz de distância. Ele contém uma pequena estrela, aproximadamente do tamanho de Júpiter, com sete
planetas em órbita, três dos quais poderiam ser potencialmente habitáveis - eles existem dentro da zona
habitável da estrela, onde a água líquida pode existir em suas superfícies rochosas.
Mas a vida também pode assumir formas que diferem das encontradas na Terra. Ainda há muito para
aprender e descobrir dentro deste campo, e Webb nos trará um passo mais perto de determinar o que ou
quem mais existe dentro do universo.
“Sinto-me confiante de que os meus netos conseguirão olhar para o céu e apontar para uma estrela e dizer:
‘Há vida’”, disse Natalie Batalha, em entrevista à Quanta Magazine. Batalha é uma astrônoma da
Universidade da Califórnia, Santa Cruz, que liderou a equipe que descobriu o primeiro exoplaneta rochoso.
“Isso vai acabar com a solidão cósmica.”
Webb também ajudará a identificar planetas inabitáveis a aprender o máximo que pudermos sobre eles, bem
como examinar cada objeto dentro do nosso próprio sistema solar, de planetas a cometas, começando com
Marte. Isso ajudará a responder a perguntas sobre como os planetas se formam, como a vida se
desenvolveu na Terra, se os cometas e outros corpos gelados distantes contêm pistas sobre nossas origens
e se havia ou é vida em nossos planetas vizinhos.
Perto e longe, Webb é susceptível de descobrir respostas muito procuradas. “Webb tem esse amplo poderde
revelar o inesperado. Podemos planejar o que achamos que vamos ver, mas no final do dia, sabemos que a
natureza nos surpreenderá com mais frequência do que não”, disse o cientista do Webb, Klaus Pontoppidan,
em uma coletiva de imprensa em novembro.
Colocar o Webb em órbita
Após o lançamento, Webb será enviado a 1,5 milhão de quilômetros da Terra, para um local entre a Terra e o
Sol, chamado Ponto Lagrange. Após um mês de viagem, Webb será posicionado em um local chamado L2,
que fica diretamente atrás da Terra - no lado noturno - e em linha com o Sol. Aqui, a força centrífuga Webb
experimentará a órbita do Sol é equilibrada pelo Sol e pela atração gravitacional da Terra. Isso permitirá que
o telescópio siga a Terra ao redor do Sol a cada 365 dias.
Como um telescópio infravermelho, o Webb precisa ser mantido frio e longe de objetos brilhantes e quentes
para minimizar a interferência indesejada. Como tal, o Webb também foi equipado com um protetor solar feito
de cinco camadas de plástico fino revestido com metal. Isso garante que o telescópio e os instrumentos
sejam expostos a nada além de espaço frio, enquanto o lado quente do escudo permanece banhado pela luz
solar para alimentar o telescópio através de um painel solar.
Atualmente, o telescópio foi cuidadosamente dobrado dentro de um foguete, esperando por decolagem. Seu
enorme espelho hexagonal, construído para ajudar a focalizar a luz celestial fraca com sensibilidade sem
precedentes, é uma maravilha da engenharia. Feitas de berílio leve, os cientistas tiveram que projetá-lo de tal
forma que ele mantém sua forma no vácuo frígido do espaço, onde as temperaturas são 40 Kelvin (-233oC
ou -388oF).
https://www.youtube.com/watch?v=shPwW11MEHg
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Uma vez que tenha atingido sua órbita ao redor do Sol, o telescópio se desenrolará cuidadosamente através
de uma sequência de eventos que levarão mais de 29 dias para serem concluídos – o escudo solar, em
particular, precisa ser retirado em uma série de passos intrincados. Isso será particularmente angustiante
para os cientistas: se algo der errado, o Webb estará muito longe para o serviço. Depois, o telescópio e seus
instrumentos precisarão de tempo para serem configurados e esfriados, o que deve levar cerca de seis
meses no total.
Enquanto isso, as pessoas em todo o mundo estão antecipando sua data de lançamento, que acontecerá em
24 de dezembro. Uma transmissão ao vivo do Controle da Missão estará disponível aqui.
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