James Webb! Saiba o que podemos esperar do novo telescópio espacial da NASA

Confira o guia que o Futuro Astrônomo preparou sobre as descobertas que o novo instrumento deverá proporcionar.

Após vários incidentes e adiamentos na última década, o James Webb – o maior e mais poderoso telescópio espacial já construído pela NASA – foi lançado e está finalmente posicionado em sua órbita. Ele está pronto para fazer história!

O telescópio espacial foi implantado a 1,5 milhão de km de distância do nosso planeta – além da órbita da Lua – no Ponto Lagrange 2, um local de equilíbrio gravitacional entre a Terra e o Sol. Lá ele terá uma visão desimpedida do céu, sem que as sombras da Terra e da Lua sejam projetadas sobre ele.

Agora, o telescópio iniciará os testes e calibração de instrumentos, antes de começar as operações científicas da missão, programada para ocorrer até o final de maio e início de junho de 2022. Entretanto, a NASA promete divulgar as primeiras imagens antes disso.

Desenvolvido ao longo de duas décadas anos, o telescópio espacial de nova geração custou 9,7 bilhões de dólares e é fruto de uma parceria entre a NASA, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial Canadense (CSA).

A expectativa é que a missão do Webb tenha pelo menos 5 anos, mas a NASA espera estender essa vida útil para até 10 anos.

Explorando o início do Universo

Diferentemente do Hubble – que operava principalmente na faixa da luz visível e ultravioleta – o James Webb funcionará exclusivamente no infravermelho. A ideia é que ele desvende várias questões-chave sobre a história do Universo.

Conforme o universo se expande, a luz é esticada em comprimentos de onda cada vez mais longos, além da porção visível do espectro, no infravermelho. Quando a luz visível de galáxias extremamente distantes chega até nós, ela aparece como luz infravermelha.

Por isso, ter um poderoso telescópio operando no infravermelho próximo e médio, como o Webb, será possível fazer observações ultraprofundas do Cosmos, ajudando a entender como as primeiras estrelas e galáxias se formaram, cerca de 378 mil anos após o Big Bang.

Por mais que o Hubble consiga ver uma pequena parte do espectro infravermelho, o James Webb conseguirá ver mais longe do que qualquer outro instrumento. Se o Hubble vê as galáxias jovens, Webb pode nos mostrar as recém-nascidas.

Isso será fundamental para estudar a formação das primeiras galáxias, mostrando como as menores se fundiram para formar as maiores atuais, além de como esses encontros galácticos desencadearam e alteraram o curso da formação de estrelas.

Além disso, os instrumentos em infravermelho podem desvendar o interior de galáxias, observando regiões obscurecidas pela poeira e que não seria possível observá-las na luz visível.

Espera-se ainda entender o período de “reionização”, quando a maior parte do hidrogênio neutro do jovem Universo foi reionizado. Os astrônomos não têm certeza se a energia responsável pela reionização veio de estrelas nas galáxias em formação inicial, gás quente ao redor dos buracos negros ou alguma fonte ainda mais exótica, como matéria escura em decomposição.

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Entendendo a evolução das galáxias

Ao comparar as primeiras galáxias do Universo com as atuais, o James Webb permitirá compreender como ocorreu o crescimento e evolução dessas estruturas. Além disso, será possível acompanhar como outros elementos mais pesados que o hidrogênio foram sintetizados conforme a formação de galáxias avançava.

Por mais que a matéria escura ainda seja um mistério, cientistas acreditam que galáxias se formam quando ela se funde e se aglomera. O novo telescópio espacial ajudará a entender como partículas subatômicas se unem para criar imensas estruturas galácticas, e como essa organização mudou ao longo do tempo.

Nas imagens mais distantes captadas pelo Hubble, podemos ver que as primeiras galáxias eram desordenadas, parecendo apenas punhados aleatórios de aglomerados de estrelas. O James Webb permitirá entender como esses pequenos grupos de estrelas se fundiram para formar gigantescas galáxias elípticas e espirais.

Acredita-se que quase todas as galáxias massivas passaram por pelo menos uma grande fusão desde que o Universo tinha 6 bilhões de anos de idade.

Esse processo de fusão de galáxias está ocorrendo até hoje, com vários exemplos de colisões já estudadas. Inclusive, a galáxia de Andrômeda está se dirigindo para a Via Láctea para uma possível colisão futura, dentro de alguns bilhões de anos.

Por dentro de nebulosas

Embora o Hubble tenha feito imagens espetaculares do Universo, ele não consegue ver dentro de nuvens de poeira, algo que não acontecerá com o James Webb.

Na imagem infravermelha poderemos ver mais estrelas que simplesmente não eram visíveis antes. O telescópio poderá ver a luz infravermelha sendo emitido pelas estrelas no interior de nuvens de poeiras mais frias.

Com isso, os cientistas poderão estudar as estrelas conforme elas se formam no interior de suas nebulosas.

Além disso, o James Webb será capaz de fazer imagens de discos de material aquecido ao redor dessas estrelas jovens, que podem indicar o início de sistemas planetários, além de estudar moléculas orgânicas importantes para o desenvolvimento da vida.

Isso permitirá aos pesquisadores responder dúvidas sobre como as nuvens de gás e poeira colapsam para formar estrelas, por que a maioria das estrelas se formam em grupos ou como os sistemas planetários se formam.

Também é esperado desvendar como as estrelas evoluem e liberam os elementos pesados que serão recombinados em novas gerações de sistemas estelares.

Estudando exoplanetas

A descoberta de milhares de novos e incomuns exoplanetas fez os astrônomos repensarem as teorias sobre como esses planetas são formados. Para isso, é necessário obter uma melhor compreensão de como eles se formam a partir de observações de jovens sistemas estelares.

A ideia é estudar a formação e a evolução dos planetas, incluindo o material ao redor das estrelas onde os exoplanetas se formam e entendendo como os blocos de construção desses planetas são montados.

Os cientistas não sabem se todos os planetas em um sistema planetário se formam no local atual ou viajam para o interior depois de se formarem nas áreas externas do sistema. Também não se sabe como os planetas alcançam suas órbitas finais ou como os planetas grandes afetam os menores em sistemas solares como o nosso. Os instrumentos do Webb poderão caracterizar as idades e massas de planetas a partir da medição de seus espectros.

Além disso, um dos principais usos do Telescópio Espacial James Webb será estudar a atmosfera de exoplanetas, para pesquisar os blocos de construção da vida em outras partes do Universo.

O James Webb também será utilizado para estudar o nosso próprio Sistema Solar, identificando e caracterizando, por exemplo, cometas e outros corpos gelados do Cinturão de Kuiper, que podem conter pistas sobre nossas origens na Terra.

O novo telescópio da NASA também poderá pesquisar moléculas que possam ser sinais de vida passada na atmosfera marciana, além de fazer estudos sazonais sobre os planetas no Sistema Solar externo.

“O Telescópio Espacial James Webb será um salto gigante em nossa busca para entender o Universo e nossas origens. Webb examinará todas as fases da história cósmica: desde os primeiros brilhos luminosos após o Big Bang à formação de galáxias, estrelas e planetas à evolução de nosso próprio Sistema Solar”, resume a NASA.

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