Descobrir detalhes sobre galáxias, planetas e outros objetos do universo é uma realidade mais próxima graças ao telescópio espacial James Webb, o maior observatório astronômico já construído. Lançado em dezembro do ano passado pela NASA, em parceria com a ESA (Agência Espacial Europeia) e a CSA (Agência Espacial Canadense), Webb é o sucessor do telescópio espacial Hubble. Mas por que ele é tão revolucionário?
O James Webb pretende alcançar feitos históricos para a astronomia, inaugurando uma nova era para os cientistas e astrônomos. O equipamento consegue captar detalhes que passaram despercebidos em outras observações. Assim, pesquisadores devem ter mais informações para desvendar mistérios sobre as galáxias distantes, o Sistema Solar, a origem do universo e de nosso planeta.
Objetos distantes têm a sua luz convertida para o tom vermelho; se estiverem extremamente distantes, sua emissão se torna infravermelha. O James Webb consegue observar essa luz infravermelha de forma inédita, o que possibilita enxergar formações espaciais mais antigas. “Isso pode revolucionar o nosso conhecimento de como as galáxias são formadas”, afirma Jorge Meléndez, professor do Departamento de Astronomia da Universidade de São Paulo (USP).
Além disso, assim como seu antecessor, o Hubble, o telescópio conta com uma grande vantagem. “Pelo fato de estar no espaço, o James Webb não sofre a interferência da atmosfera terrestre, podendo obter imagens muito mais nítidas do que é possível com telescópios na Terra”, diz Meléndez.
Para Amâncio Friaça, professor do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP, o telescópio vai trazer enormes avanços. “O James Webb vai permitir observar os primeiros objetos formados no Universo, vislumbrar estrelas formando-se dentro de nebulosas gasosas e caracterizar a atmosfera de exoplanetas, planetas fora do Sistema Solar”, afirma.
“Ademais, o inesperado e o surpreendente, que sempre surgem no caminho da investigação científica, talvez sejam as principais contribuições deste instrumento”, diz Friaça.
Diferenciais do telescópio James Webb
Todo telescópio espacial observa o "passado", já que a luz emitida pelas estrelas e planetas distantes precisa de determinado tempo para chegar até a Terra. Por exemplo, quando observamos a luz de uma estrela localizada a 1.000 anos-luz de distância, estamos observando a luz que foi emitida pela estrela há 1.000 anos. “Por isso, olhar para o céu é olhar o passado”, explica Meléndez.
O James Webb também pode contribuir para pesquisas dos planetas fora do nosso Sistema Solar. O infravermelho do telescópio é sensível a moléculas, como a água, dióxido de carbono e substâncias orgânicas, o que dá a ele o poder de enxergar a composição molecular de atmosferas de planetas e luas do Sistema Solar e dos exoplanetas.
Friaça também destaca a importância do infravermelho em relação aos buracos negros. “O James Webb permitirá a observação das primeiras galáxias formadas e testemunhar o nascimento dos buracos negros supermassivos que surgem no centro de grandes galáxias”, afirma. Ele explica que o equipamento ainda conseguirá observar através das nebulosas de poeira e gás, onde nascem as estrelas e sistemas planetários.
Um ponto importante sobre as nebulosas é que elas podem conter moléculas que são blocos constitutivos da vida, esclarecendo a origem da vida na Terra e em outros lugares do cosmos. O estudo das atmosferas de exoplanetas também poderá revelar bioassinaturas, ou seja, moléculas que indicam a existência de vida extraterrestre.
As expectativas em torno do mais complexo e poderoso telescópio de ciência espacial são altas. Além de planetas e estrelas, o James Webb deve explorar objetos espaciais muito menores e fracos, já que o seu espelho é muito maior que o do Hubble — 6,5 metros de diâmetro, contra 2,4 metros do antecessor. Ou seja, a área coletora do novo telescópio equivale à de seis Hubble juntos.
Observações detalhadas sobre o universo
Na segunda-feira (11), o presidente dos Estados Unidos, Joe Biden, divulgou a primeira imagem do universo profundo feita pelo James Webb: uma região cósmica conhecida como SMACS 0723, um aglomerado de galáxias na constelação de Volans, a 4,6 bilhões de anos-luz de distância da Terra.
No dia seguinte, a NASA mostrou mais cinco observações do telescópio. Entre elas, o exoplaneta WASP-96b, que deve servir para entender outras atmosferas planetárias; o grupo de cinco galáxias Quinteto de Stephan e a Nebulosa de Carina, cujas imagens trazes detalhes inéditos sobre como se formam estrelas e como o gás se altera nas galáxias.
Para Meléndez, as futuras imagens do aparelho podem confirmar ou desmentir as nossas atuais teorias na astronomia. “Em alguns casos, pode ser necessário refinar algumas de nossas teorias, para estarem em melhor acordo com as novas observações do James Webb”, explica.
Os quatro principais instrumentos científicos de Webb
De acordo com informações da NASA, o telescópio é formado por quatro grandes instrumentos científicos. O primeiro é o Sensor de Orientação Fina/Detector de Infravermelho Próximo e Espectrógrafo sem Fenda (FGS/NIRISS, na sigla em inglês). Ele permite que o James Webb tenha precisão para obter imagens de alta qualidade e seja usado para investigar detecção de primeira luz, caracterização e trânsito de exoplanetas.
O Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) tem uma câmera e um espectrógrafo que vê a luz na região do infravermelho médio, com comprimentos de onda maiores do que nossos olhos veem. Com seus detectores sensíveis, será possível ver a luz desviada para o vermelho de galáxias distantes, estrelas recém-formadas e cometas fracos.
O Espectrógrafo de Infravermelho Próximo (NIRSpec) é usado para dispersar a luz de um objeto em um espectro. Assim, é possível descobrir propriedades físicas, como temperatura, massa e composição química de um objeto. Esse instrumento foi projetado para observar 100 objetos simultaneamente e se destaca por ser o primeiro espectrógrafo no espaço com essa capacidade.
Por fim, a Câmera de Infravermelho Próximo (NIRCam) é a câmera de infravermelho próximo, principal geradora de imagens do telescópio. Ele irá detectar luz das primeiras estrelas e galáxias em processo de formação, além de estrelas em galáxias próximas.
A NIRCam possui coronógrafos, isto é, instrumentos que bloqueiam a luz de um objeto mais brilhante, fazendo com que seja possível fotografar objetos mais escuros nas proximidades. Ao todo, a NASA testou e validou 17 maneiras diferentes de operar esses quatro instrumentos principais para realizar as operações científicas.
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