Como o telescópio James Webb está mudando a astronomia

Quando um foguete Ariane 5 decolou da Guiana Francesa no dia de Natal de 2021, ele carregava uma carga de sonhos: o Telescópio Espacial James Webb (JWST). Esses sonhos pertenciam a astrônomos que esperavam perscrutar o espaço mais longe do que nunca, na época em que as primeiras galáxias se formaram; penetrar nas nuvens de poeira para testemunhar o nascimento das estrelas; e sondar as atmosferas de exoplanetas para ver se eles podem abrigar vida. Depois de mais de um ano no espaço, o JWST está começando a transformar esses sonhos em realidade.

O mais novo telescópio espacial vem com vantagens significativas sobre qualquer missão anterior. O primeiro e mais importante é o seu tamanho: o JWST apresenta um espelho de 6,5 metros composto por 18 segmentos hexagonais banhados a ouro. Este colosso coleta mais de seis vezes mais luz do que o espelho de 2,4 metros do Telescópio Espacial Hubble, então ele pode registrar a luz de objetos seis vezes mais rápido que seu antecessor.

Mas a sensibilidade do JWST à luz infravermelha é o verdadeiro divisor de águas. O telescópio espacial pode visualizar comprimentos de onda de 0,6 a 28,5 micrômetros, desde a extremidade vermelha do espectro visível até o infravermelho médio. A ótica do Hubble é otimizada para registrar radiação de 0,09 micrômetro (no ultravioleta) a 2,5 micrômetros (no infravermelho próximo), com a maior parte de sua sensibilidade centrada na luz visível. Talvez surpreendentemente, em seu domínio infravermelho pretendido, o JWST geralmente não resolve detalhes mais finos do que o Hubble consegue na luz óptica: embora a resolução aumente com o tamanho do espelho, ela também diminui com o comprimento de onda.

A observação no infravermelho permite aos astrônomos ver galáxias que existiram menos de um bilhão de anos após o Big Bang. Esses objetos distantes emitem luz ultravioleta e visível, mas a expansão do universo desloca essa radiação para comprimentos de onda infravermelhos mais longos. Observar o infravermelho é a única maneira de observar essas jovens galáxias da vizinhança da Terra. O mesmo vale para estrelas recém-formadas. A poeira que envolve os sóis infantis espalha a luz visível, escondendo o que está dentro de nossos olhos, mas permite que a radiação infravermelha passe em grande parte.

Os seres humanos não podem ver a radiação infravermelha. Portanto, as cores nas imagens JWST não correspondem ao que o olho veria. Em muitos casos, os cientistas mapeiam comprimentos de onda infravermelhos mais longos para a extremidade vermelha do espectro visível e comprimentos de onda mais curtos para o azul, imitando como o olho opera. Mas às vezes esse padrão é alterado para mostrar detalhes sob uma luz mais reveladora.

Embora o JWST tenha sido lançado no final de 2021, o observatório espacial levou 29 dias para chegar à sua casa orbitando o ponto L2 Lagrange a cerca de 930.000 milhas (1,5 milhão de quilômetros) da Terra e mais cinco meses para cientistas e engenheiros prepararem o telescópio para sua estréia. A maioria dos resultados até agora vem de programas científicos de lançamento antecipado e propostas do primeiro ciclo de operações científicas (Ciclo 1). Continue lendo para explorar algumas das primeiras descobertas mais empolgantes do telescópio.

Apesar de seu foco em galáxias distantes e formação de estrelas, o JWST é um observatório para todos os fins. Seu poderoso olho infravermelho vê detalhes em objetos do sistema solar além do alcance dos telescópios convencionais. As primeiras observações incluem o estudo de cinturões de nuvens nos planetas gigantes gasosos e gelados; rastreando formações de nuvens na maior lua de Saturno, Titã; explorando o clima de Plutão; e sondando muitos dos asteroides menores e objetos transnetunianos que povoam o sistema solar externo.

O JWST até observou o asteroide lunar Dimorphos em setembro, quando o Teste de Redirecionamento de Asteroides Duplos (DART) da NASA o atingiu. O impacto mudou ligeiramente a órbita do objeto em torno de seu corpo pai, Didymos, ajudando a agência espacial a avaliar sua capacidade de alterar o curso de asteróides potencialmente perigosos que poderiam cruzar o caminho da Terra.

Não é exagero pensar no telescópio espacial como um satélite meteorológico planetário para todo o sistema solar. Nossas últimas imagens de perto de Saturno ocorreram pouco antes de a espaçonave Cassini colidir com o planeta dos anéis em setembro de 2017. E nenhuma espaçonave visitou Urano ou Netuno desde que a Voyager 2 passou por eles na segunda metade da década de 1980. Mas o JWST pode visualizar os sistemas de tempestade nesses mundos com detalhes requintados.