Vem aí o lançamento do telescópio espacial que revolucionará a astronomia
Foto: David Higginbotham/MSFC/NASA
Este é um momento há muito aguardado. O lançamento do telescópio espacial James Webb, o principal observatório da Nasa da próxima década, está marcado para o dia 18 de dezembro, na Guiana Francesa.
O telescópio sofreu um atraso de anos, além de uma série de fatores provocados pela pandemia e por desafios técnicos. Mas agora o observatório espacial mais potente do mundo irá responder a perguntas sobre nosso sistema solar, estudar exoplanetas de novas maneiras, e olhar para nosso universo de uma forma profunda que não conseguíamos fazer antes.
O James Webb irá observar as atmosferas de exoplanetas, alguns dos quais são potencialmente habitáveis, e pode descobrir pistas sobre a busca contínua por vida fora da Terra.
O telescópio é equipado com um espelho que pode chegar a 6,5 metros, um comprimento que permitirá ao equipamento captar mais luz dos objetos observados quando estiver no espaço. Quanto mais luz o espelho captar, mais detalhes o telescópio poderá observar.
O espelho possui 18 segmentos hexagonais folheados a ouro, cada um com 1,32 metros de diâmetro.
Segundo a Nasa, é o maior espelho que a agência já construiu, mas seu tamanho acabou criando um outro problema. O espelho era tão grande que não cabia no foguete. Assim, o telescópio teve de ser projetado como uma série de peças móveis que podem se dobrar como um origami e caber dentro de um espaço de 5 metros para o lançamento.
Cada telescópio espacial baseia-se no conhecimento adquirido com o anterior. No caso do James Webb, seu espelho é quase 60 vezes maior que o dos telescópios espaciais anteriores, como o aposentado telescópio espacial Spitzer. O observatório também melhorou sua sensibilidade e resolução em relação ao telescópio espacial Hubble.
O Webb atuará como um investigador infravermelho, detectando luz invisível para nós e revelando regiões ocultas do espaço, de acordo com a Nasa.
O telescópio foi conceituado pela primeira vez como um sucessor do Hubble em um laboratório em 1989, e sua construção começou em 2004. Desde então, milhares de cientistas, técnicos e engenheiros de 14 países passaram 40 milhões de horas trabalhando no telescópio.
Agora, o Webb está pronto para nos ajudar a entender as origens do universo e começar a responder perguntas-chave sobre nossa existência, tais como de onde viemos, e se estamos sozinhos no universo.
O telescópio Webb irá olhar para cada fase da história cósmica, incluindo as primeiras radiações após o Big Bang que criou o universo e a formação de galáxias, estrelas e planetas. Suas particularidades permitirão ao observatório responder a perguntas sobre nosso sistema solar e investigar sinais fracos das primeiras galáxias formadas há 13,5 bilhões de anos.
As metas científicas para o Webb são ambiciosas, e cientistas de todo o mundo usarão seu tempo reservado com o telescópio para observar e analisar um amplo espectro de planetas, buracos negros, galáxias, estrelas e a estrutura do próprio universo.
Um dos focos principais é a formação e evolução dos planetas, tanto em nosso sistema solar quanto na grande quantidade de exemplares fora dele. Um interesse especial são os planetas localizados dentro da zona habitável das estrelas, uma região orbital onde um planeta tem a temperatura certa para ter água líquida em sua superfície – o que sugere que poderia potencialmente suportar a vida como a conhecemos.
O telescópio Spitzer, assim como a missão em andamento do Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito (TESS, na sigla em inglês) da Nasa, ajudaram os cientistas a definir metas para o monitoramento pelo Webb, incluindo alguns dos “grandes sucessos” do Spitzer. O Webb será capaz de caracterizar exoplanetas, indo além das capacidades do Spitzer de medir o tamanho de um planeta, e enxergar os detalhes intrincados de sua aparência.
Em fevereiro de 2017, por exemplo, astrônomos anunciaram a descoberta de sete planetas do tamanho da Terra orbitando uma estrela a 40 anos-luz da Terra. Com a ajuda do Spitzer, os sete exoplanetas foram encontrados próximos uns dos outros na órbita de uma estrela anã fria chamada TRAPPIST-1. Todos os planetas têm o nome TRAPPIST, uma homenagem dos pesquisadores à sua cerveja favorita.
Um dos objetivos do Webb é o TRAPPIST-1e, que poderia abrigar água líquida em sua superfície. Encontrar água pode também sugerir um potencial para a vida. Outro objetivo para o início da missão é o WASP-18b, um “Júpiter quente” com atmosfera, de acordo com a Nasa.
O Webb também está equipado para lançar luz sobre os mistérios da formação dos planetas. Com base no trabalho do Spitzer estudando anãs marrons, objetos que são grandes demais para serem planetas, mas muito pequenos para serem estrelas, o Webb pode observar mais de perto as propriedades de suas nuvens.
O telescópio irá analisar um conjunto de exoplanetas e observar o interior de suas atmosferas, se elas existirem, e ajudar a responder questões sobre como os planetas se formaram e evoluíram. Seus dados espectroscópicos podem dizer aos cientistas se metano, dióxido de carbono ou monóxido de carbono estão presentes na atmosfera. Os gases dentro dessas atmosferas poderiam revelar os fundamentos para a vida.
Outros objetos de interesse para a missão científica inicial incluem observar o buraco negro no centro da Via Láctea, sistemas planetários em formação, quasares brilhantes no centro de galáxias, e sobras da formação do nosso sistema solar, conhecidas como objetos do Cinturão de Kuiper, incluindo Plutão e sua lua Caronte.
Com todos esses adjetivos, o projeto do Webb foi um desafio extraordinário. O observatório é composto por três elementos principais.
Um deles é o Módulo Integrado de Instrumentos Científicos, que contém o conjunto de quatro instrumentos do Webb. Eles serão usados, principalmente, para capturar imagens ou espectroscopia — quebrando a luz em diferentes comprimentos de onda para identificar componentes físicos e químicos.
O segundo elemento do telescópio é o Óptico, o principal olho do observatório, que inclui os espelhos e a coluna, ou espinha dorsal, que sustenta os espelhos. O terceiro é o chamado Nave Espacial, que inclui o ônibus espacial e o escudo solar.
O ônibus inclui os seis principais subsistemas necessários para operar a espaçonave, incluindo os controles de propulsão, energia elétrica, comunicação, dados e temperatura.
O escudo solar de cinco camadas se desdobra e atinge o tamanho de uma quadra de tênis, e protegerá o gigantesco espelho do Webb e seus instrumentos do calor do sol, já que eles precisam ser mantidos a uma temperatura operacional de -188°C.
As inovações utilizadas para projetar e construir o telescópio também apresentam benefícios para nós na Terra. Uma técnica foi desenvolvida para medir com rapidez e precisão os espelhos, para que eles pudessem ser polidos. Ela foi então adaptada para oftalmologistas que fazem a cirurgia LASIK de correção de grau, pois cria mapas de alta definição dos olhos dos pacientes.
Já ouviu falar dos “sete minutos de terror” quando o robô Perseverance pousou em Marte? A equipe do Webb terá um período de espera muito mais longo e cansativo. A agência se referiu a ele como “29 dias no limite”.
Após o lançamento na Guiana Francesa, o observatório viajará por cerca de um mês até atingir uma órbita a cerca de 1,6 milhão de quilômetros da Terra. Durante esses 29 dias, o Webb irá abrir seus espelhos e desdobrar o escudo solar. Esse processo envolve milhares de partes que devem funcionar perfeitamente e na sequência certa.
Felizmente, cada etapa pode ser controlada da Terra em caso de problemas.
Em seguida, o telescópio passará por um período de seis meses de preparação no espaço, para resfriamento dos instrumentos, alinhamento e calibragem. Todos os instrumentos passarão por um processo de verificação para avaliar seu funcionamento.
Na sequência, o Webb começará a coletar dados, e as primeiras imagens mais tarde em 2022. Milhares de cientistas esperam há anos para ver o que o Webb pode nos mostrar.
“O ano inicial do telescópio Webb irá proporcionar a primeira oportunidade para diversos cientistas em todo o mundo, para observarem objetos específicos com o próximo grande observatório espacial da Nasa”, disse em comunicado Thomas Zurbuchen, administrador adjunto da Diretoria de Missões Científicas da Nasa. “A ciência a ser compartilhada com a comunidade global será audaciosa e profunda.”
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