James Webb: entenda como funciona o maior telescópio espacial
Descubra como o Telescópio Espacial James Webb está revolucionando a astronomia; entenda para que ele serve e confira imagens e descobertas
O Telescópio Espacial James Webb (JWST) foi lançado em 24 de dezembro de 2021, após mais de 30 anos de trabalho em um dos projetos mais esperados de toda a história da astronomia.
O aparelho é um resultado de uma colaboração internacional entre a Nasa, agência espacial americana, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial Canadense (CSA).
O que é o Telescópio Espacial James Webb?
O JWST é o sucessor do Telescópio Espacial Hubble. Foi equipado com instrumentos científicos de ponta que permitem que ele estude uma ampla gama de fenômenos cósmicos com nível de detalhe inédito. O equipamento vem observando desde a formação de estrelas e galáxias até a evolução do universo como um todo.
Ele é importante para a astronomia porque pode ajudar a responder algumas das perguntas mais fundamentais da humanidade, como detalhes da formação de nosso universo primitivo.
O telescópio leva o nome do ex-administrador da Nasa James E. Webb. Ele liderou a agência durante o programa Apollo e estabeleceu a pesquisa científica como uma atividade central do órgão. O JWST já revelou descobertas e capturou imagens estonteantes do espaço sideral.
Para que serve o telescópio James Webb?
O JWST é um telescópio espacial com o objetivo de captar a radiação infravermelha do universo e, com isso, observar a formação dos primeiros corpos celestes. Além disso, também busca informações sobre possíveis condições de vida em outros planetas.
A iniciativa de construção de um aparelho como o Webb surgiu em 1989, antes mesmo de seu predecessor, o Hubble, ser lançado no espaço. Originalmente chamado de "Next Generation Space Telescope", o Webb foi idealizado como uma forma de respaldar e dar continuidade às descobertas de seu "irmão mais velho".
Ao longo das décadas seguintes, várias agências espaciais internacionais, centros da Nasa, parceiros industriais e acadêmicos foram selecionados para contribuir com o desenvolvimento da peça.
A construção do James Webb teve início em 2004. O espelho primário de 18 segmentos, um dos maiores desafios para o grupo de engenheiros, foi concluído em 2011. Em 2015, todos os quatro instrumentos científicos do Webb foram entregues ao Goddard Space Flight Center da Nasa, onde passaram por testes diversos.
Em 2018, todos os componentes de voo do Webb foram entregues à Northrop Grumman em Redondo Beach, Califórnia, e em 2019, as duas metades do telescópio foram conectadas. Os testes ambientais e de comunicação continuaram até que o Webb foi dobrado e armazenado pela última vez em 2021, antes de ser enviado para Kourou, na Guiana Francesa, para lançamento.
No dia 25 de dezembro de 2021, o Telescópio Espacial James Webb foi lançado a bordo do foguete Ariane 5, a partir do Centro Espacial de Kourou. Cerca de 31 minutos após a saída, o instrumento já trabalhava com seus painéis solares e outras peças.
O lançamento foi um dos mais tensos da história da Nasa, depois de décadas de trabalho e vários reajustes orçamentários. Esses recálculos levaram a missão a um custo final de R$ 51 bilhões.
O telescópio chegou ao L2 Lagrange, seu ponto de observação situado a 1,5 milhão de quilômetros da Terra, no dia 23 de janeiro de 2022.
Os cientistas envolvidos no projeto calculam que o telescópio deve ter uma vida útil de, no mínimo, cinco anos e meio após o seu lançamento - mas expectativas otimistas extendem a missão para cerca de dez anos.
A Nasa é a principal agência espacial responsável pelo desenvolvimento do JWST, sendo responsável pelo gerenciamento geral do projeto, além do lançamento e operação do observatório.
A Agência Espacial Europeia (ESA) contribuiu diretamente com o desenvolvimento de dois dos instrumentos científicos do JWST, além do veículo de lançamento Ariane 5. A Agência Espacial Canadense (CSA) é responsável pelo fornecimento de um dos instrumentos científicos do JWST, o FGS/NIRISS.
Quem foi James Webb?
James E. Webb foi um funcionário público americano e administrador da Nasa de 1961 a 1968. Ele foi responsável pelo início do Programa Apollo e é creditado como um dos principais nomes por trás da missão bem-sucedida de enviar o homem à Lua em 1969.
Webb nasceu em 7 de outubro de 1906, em Granville County, nos EUA. Após se formar em direito na Universidade George Washington em 1936, se envolveu com nomes importantes e ganhou influência na Câmara dos Representantes dos Estados Unidos. Em 1949, foi indicado para trabalhar como vice-secretário de Estado.
Em 1961, ele foi nomeado Administrador da Nasa pelo Presidente John F. Kennedy, onde supervisionou uma das eras mais produtivas da exploração espacial americana. Foi sob sua administração que o governo norte-americano fixou como meta o pouso na Lua até o final da década de 1960, através do Programa Apollo.
Em reconhecimento ao seu trabalho significativo na agência, o Telescópio Espacial James Webb foi nomeado em sua homenagem - mas não sem alguns questionamentos.
Em 2021, um grupo de pesquisadores e ativistas apontou que Webb foi membro de alto escalão no governo norte-americano enquanto funcionários eram perseguidos e demitidos por sua orientação sexual. Isso fez com que a Nasa abrisse uma investigação interna sobre o tema.
Um relatório foi publicado pela agência em novembro de 2022, afirmando que "não encontrou evidências de que Webb fosse um líder ou proponente da demissão de funcionários do governo por sua orientação sexual", e a homenagem ao burocrata foi mantida.
Características do Telescópio Espacial James Webb
O JWTS pesa aproximadamente seis toneladas e tem 6,5 metros de diâmetro. Ele é composto por quatro grandes instrumentos científicos. Segundo a Nasa, eles podem ser operados de 17 maneiras diferentes para realizar operações científicas variadas.
O primeiro deles é o FGS/NIRISS (siga em inglês de Sensor de Orientação Fina/Detector de Infravermelho Próximo e Espectrógrafo sem Fenda). Ele é responsável por proporcionar precisão às imagens e por investigar detecção de primeira luz, caracterização e trânsito de exoplanetas.
O MIRI (Instrumento de Infravermelho Médio) conta com uma câmera e um espectrógrafo que enxerga na região do infravermelho médio, possibilitando ver a luz desviada para o vermelho de galáxias, cometas e estrelas distantes.
Já o NIRSpec (Espectrógrafo de Infravermelho Próximo) é utilizado para dispersar a luz de um objeto em um espectro, permitindo descobrir propriedades físicas como temperatura, massa e composição química da matéria. Esse instrumento tem a capacidade de observar 100 objetos simultaneamente e é o primeiro espectrógrafo no espaço com essa habilidade.
Por fim, a NIRCam (Câmera de Infravermelho Próximo) é a principal responsável por gerar imagens no telescópio. Ela detecta luz das primeiras galáxias em processo de formação, além de estrelas mais próximas. A NIRCam também possui coronógrafos que bloqueiam a luz de objetos mais brilhantes, possibilitando a captação de imagens de corpos escuros nas proximidades.
Por que o James Webb é melhor que o Hubble?
O James Webb Space Telescope foi projetado para superar seu predecessor, o Hubble, lançado em 1990, sendo capaz de visualizar uma grande variedade de estrelas e galáxias em diversas distâncias com uma capacidade aumentada.
Em primeiro lugar, o JWST é consideravelmente maior do que o Hubble, com um espelho primário de 6,5 metros de diâmetro, em comparação com os 2,4 metros de seu irmão mais velho - o que resulta em um opopder de captação de luz seis vezes maior, segundo a Nasa.
Isso significa que o JWST pode ver objetos mais distantes e de luz até 100 vezes mais fraca. Além disso, o espelho do JWST é feito de materiais diferentes, como ouro e berílio, o que o torna mais leve e melhor para refletir e coletar a luz recebida.
Outra vantagem do JWST é que ele é projetado especificamente para observações infravermelhas, o que permite que ele detecte a luz emitida por objetos mais antigos, como as primeiras estrelas e galáxias, e também observe a formação de astros em nuvens de poeira.
O Hubble pode ver alguns comprimentos de onda infravermelhos, mas foi otimizado para ver luz ultravioleta e visível mais curta.
Para capturar os comprimentos de onda infravermelhos mais fracos da luz, o Webb precisa ser muito mais frio que o Hubble, e para isso, ele precisa estar muito mais distante da Terra.
Enquanto o Hubble orbita o nosso planeta, o JWST está programado para orbitar o Sol junto com a Terra ficar a cerca de 1,5 milhão de quilômetros de nosso lar, em um ponto chamado de ponto de Lagrange 2.
Missão do telescópio James Webb
Com sua capacidade avançada de coletar e analisar dados, o JWST pode ajudar os cientistas a entender melhor como o universo se formou e evoluiu ao longo do tempo. Ele pode pode observar distantes regiões de formação estelar em detalhes e detectar as primeiras galáxias que se formaram no cosmos.
Observar objetos mais distantes nos ajuda a entender a origem do universo porque a luz viaja em uma velocidade finita e leva um tempo determinado para chegar a nós. Em outras palavras, quanto mais afastado um objeto está, mais tempo a luz levou para alcançar o observadior, permitindo que vejamos um momento anterior da história do espaço.
Outra área de pesquisa crucial do JWST é a busca por planetas que possam ser potencialmente habitáveis. O telescópio é capaz de detectar atmosferas e avaliar se esses planetas têm certas condições adequadas para o desenvolvimento de vida. Isso pode levar a algumas descobertas emocionantes sobre a existência de vida fora do nosso quintal cósmico.
Descobertas do telescópio James Webb
- Em setembro de 2022, o JWST capturou sua primeira imagem direta de um exoplaneta;
- O aparelho combinou dados com o Hubble para uma foto cheia de detalhes de uma galáxia;
- Mais de 15 anéis de poeira vindos de um par de estrelas foram flagraods pelo telescópio;
- O telescópio observou oficialmente as quatro galáxias mais distantes conhecidas, há cerca de 13,4 bilhões de anos;
- O James Webb detectou pela primeira vez a presença de CO2 na atmosfera de um exoplaneta;
- O aparato realizou suas primeiras observações da lua Titã, de Saturno, capturando imagens intrigantes de nuvens;
- O telescópio detectou nuvens de silicato (minerais formadores de rochas) na atmosfera de VHS 1256-1257 b, uma anã marrom a cerca de 72 anos-luz da Terra.
Imagens do telescópio James Webb
O primeiro pacote de imagens lançado pelo James Webb, em julho de 2022, trouxe registros impressionantes.
Esta paisagem de “montanhas” e “vales” brilhantes é, na verdade, a borda de uma jovem região de formação de estrelas, chamada de NGC 3324, na Nebulosa Carina. A foto foi capturada em luz infravermelha e revelou pela primeira vez áreas anteriormente invisíveis.
A estrela mais escura no centro deste registro tem enviado anéis de gás e poeira por milhares de anos em todas as direções, conforme revelou o JWST. A Nebulosa do Anel do Sul está a aproximadamente 2.500 anos-luz de distância.
Nas lentes do Webb, está o Quinteto de Stephan, um agrupamento visual de cinco galáxias. Este enorme mosaico cobre cerca de um quinto do diâmetro da Lua, contém mais de 150 milhões de pixels e é construído a partir de quase 1.000 arquivos de imagem separados.
O Telescópio Espacial James Webb produziu a imagem infravermelha mais profunda e nítida do universo distante que temos até hoje. Conhecido como o Primeiro Campo Profundo de Webb, esta imagem do aglomerado de galáxias SMACS 0723 está repleta de detalhes – incluindo os objetos mais fracos já observados no infravermelho.
Pode parecer muita coisa, mas registros como este nos lembram de nossa infinidade diante do universo: esta fatia registrada cobre um pedaço de céu aproximadamente do tamanho de um grão de areia segurado por alguém no chão.
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