JWST, finalmente, responde às nossas maiores questões cósmicas

Se você quer saber como é o Universo, tudo o que você precisa fazer é olhar. Quanto melhores seus olhos, melhor você verá, e é por isso que muitos de nossos avanços na astronomia coincidiram com avanços e melhorias em nossos telescópios ópticos. Nós os construímos progressivamente maiores em tamanho, com telescópios de classe de 8 a 10 metros atualmente liderando o mundo a partir do solo e com telescópios de classe de 30 metros a caminho. Equipamos esses telescópios com instrumentos melhores e mais sensíveis que tiram o máximo proveito de cada quantum de luz que coletam, aproveitando diferentes filtros de comprimento de onda, espectroscopia e uma variedade de outras técnicas avançadas.

No solo, desenvolvemos sistemas de óptica adaptativa sem precedentes para "desfocar" as distorções impostas pela atmosfera e, em alguns casos, até subimos acima da atmosfera e no espaço. Com olhos melhores, mais o Universo entra em foco.

Mas há um limite para o que você pode fazer com telescópios ópticos, e esses limites são definidos pelo próprio Universo. À medida que o Universo se expande, o comprimento de onda da luz que viaja através dele se estende, e esse alongamento se torna muito severo quanto mais longe um objeto está. A luz ultravioleta é esticada no óptico e depois além: no infravermelho. É aí que entra o Telescópio Espacial James Webb (JWST). Com seus olhos infravermelhos e sua posição distante no espaço, ele está realmente revelando o Universo como apenas sonhamos em vê-lo, repleto de enormes avanços e surpresas.

Da Terra, somos severamente limitados por quais tipos de luz podem ser transmitidos pela atmosfera. Podemos ver a luz óptica muito bem, mas apenas pequenas frações das porções ultravioleta e infravermelha próxima do espectro. Não podemos ver quase nenhuma luz de raios X ou raios gama, e quase nenhuma luz de infravermelho médio, infravermelho distante ou micro-ondas, antes que as coisas fiquem claras no rádio mais uma vez. Essa é a grande vantagem do espaço: você não apenas remove os efeitos de desfoque da atmosfera da Terra, mas alguns comprimentos de onda muito importantes da luz são completamente inobserváveis ​​do solo.

O Hubble forneceu uma notável riqueza de dados, não apenas em comprimentos de onda ópticos, mas também em comprimentos de onda do infravermelho próximo. A razão pela qual o Hubble se parece com uma "lata" de perto é porque queremos que seja frio: para refletir o máximo possível da luz e do calor que o encontra. A luz infravermelha é o que experimentamos como calor, e sabemos que, se as coisas esquentarem o suficiente, elas brilharão na luz visível: vermelho, laranja, amarelo ou até mesmo de branco para azul, se estiver quente o suficiente. Mesmo que você não consiga vê-lo brilhando na luz visível, objetos como o Telescópio Espacial Hubble emitem quantidades substanciais de luz no infravermelho. Como resultado, apesar dos esforços reflexivos que foram feitos com o Hubble, ele só é capaz de observar cerca de ~ 2 mícrons de comprimento de onda antes que o ruído térmico domine os instrumentos.

É por isso que o JWST é tão notável de várias maneiras, pelo menos do ponto de vista de um astrônomo.

Para sondar esses comprimentos de onda do infravermelho médio, o instrumento que usa esses dados (MIRI: o Mid-InfraRed Instrument) precisa ser resfriado ainda mais; é o único sistema que é ativamente resfriado a bordo do JWST, até ~ 6-7 K. O JWST, armado com esses recursos, é capaz de ver galáxias muito distantes, muito fracas e cuja luz foi estendida por muito tempo um comprimento de onda pelo Universo em expansão para ser visto pelo Hubble.

Mas não ficaria claro o quão bom seria o JWST, em relação aos seus predecessores, até que olhássemos. A razão é porque o estamos usando para sondar o Universo ainda não observado: onde ainda não temos dados. Claro, temos expectativas sobre o que achamos que deveria estar lá, mas o Universo já esteve cheio de surpresas antes e perguntas como:

são todas perguntas que o JWST seria capaz de responder pela primeira vez.

Existem cinco propostas principais do primeiro ano que procuraram responder a essas perguntas, olhando, profundamente, para regiões significativas do Universo extragaláctico. Dois deles, o Panoramic e o COSMOS-Web, ainda não divulgaram resultados. Dois outros, GLASS e CEERS, encontraram muitas galáxias ultradistantes, incluindo exemplos de galáxias que ultrapassaram o recorde anterior do Hubble de GN-z11: uma galáxia cuja luz chegou até nós apenas 400 milhões de anos após o Big Bang.