A
imagem do Telescópio Espacial James Webb revela centenas de estrelas
recém-nascidas antes invisíveis no berço estelar conhecido como Nebula
Carina, um vasto aglomerado de gás e poeira a 7.600 anos-luz da Terra.
Crédito: Nasa, ESA, CSA and STScI
A próxima grande era da astronomia
verdadeiramente começou nesta manhã (nos EUA). Depois de quase três
décadas de um desenvolvimento cheio de complicações, US$ 10 bilhões
gastos, um lançamento de estremecer o coração no Natal de 2021 e meio
ano de roer as unhas durante as suas preparações delicados no espaço
profundo, o Telescópio Espacial James Webb entregou o conjunto completo
de suas primeiras imagens coloridas.
O próprio presidente Joe Biden
apresentou uma prévia na noite de ontem na Casa Branca, revelando o que
está destinado a se tornar a imagem mais icônica do conjunto.
“Essas imagem farão o mundo lembrar
que os Estados Unidos são capazes de grandes conquistas, e farão os
americanos — especialmente nossas crianças — lembrarem que não há nada
para além de nossa capacidade”, afirmou o presidente durante o evento.
“Podemos ver possibilidades que ninguém nunca viu. Podemos ir a lugares
onde ninguém nunca foi.”
Construído pela Nasa, assim como
pelas agências espaciais canadense e europeia, o Webb recebeu, apesar da
controvérsia, o nome de um antigo administrador da Nasa, e é o
observatório espacial mais poderoso já criado. Mas, durante algum tempo,
ele parecia mais com uma piada sádica nos círculos de astrônomos: as
demandas técnicas empurraram o projeto tanto para além do orçamento e
para trás de sua agenda que muitos suspeitavam que ele nunca seria
lançado.
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Confira uma prévia das imagens do Telescópio James Webb, capturada por um de seus instrumentos
Agora, ele promete revolucionar nosso
entendimento do cosmos em uma missão que pode se estender até a década
de 2040. Cada uma das novas imagens do telescópio requereu a capacidade
total de pelo menos um dos quatro instrumentos principais do Webb, assim
como seu enorme espelho primário segmentado de 6,5 metros, composto de
18 painéis hexagonais do tamanho de uma mesa de café feitos de berílio
laminado a ouro. Eles se dobraram na posição correta como um origami
para encaixar-se no foguete de lançamento Ariane 5.
Empoleirado a 1,5 milhão de
quilômetros da Terra e protegido por um quebra-sol de diversas camadas
do tamanho de uma quadra de tênis, os instrumentos do telescópio
permanecem em uma temperatura próxima a do vácuo espacial. Esse
“congelamento” os permite ver — ou “sentir” — o brilho infravermelho de
galáxias para além de distantes, planetas próximos e tudo que está entre
os dois.
Até antes da divulgação oficial das
primeiras imagens de hoje, imagens anteriores produzidas para guiar a
complexa instrumentação de espaço profundo do Webb davam pistas de suas
capacidades incríveis. Capturas simples de uma estrela, obtidas pelo
instrumento mais flexível do telescópio, a Câmera Quase Infravermelha
(NIRCam, em inglês), também acabou incluindo mais de mil galáxias de
fundo invadindo a imagem. Seu brilho seria simplesmente fraco demais
para que apareçam nas lentes de qualquer outro observatório.
Esses testes preliminares, afirma
Marcia Rieke, investigadora principal da NIRCam da Universidade do
Arizona, mostraram que “todos os instrumentos do Webb estão atingindo
uma sensibilidade melhor do que planejamos” e que a performance do
espelho também está excedendo expectativas. Com essas novas imagens,
afirma Rieke, “passamos a ver que o retorno científico provavelmente
será ainda maior do que ousamos acreditar”.
Uma
comparação lado a lado mostra as observações notoriamente detalhadas
feitas pelo Webb da Nebula do Anel do Sul em luz quase-infravermelha
(esquerda) e infravermelha média (direita). Localizada a mais de 2.000
anos-luz da Terra, a nebula é composta de camadas de gás e poeira
expelidas por uma estrela moribunda que, em cada imagem, pode ser vista
próxima ao centro da nebula. Crédito: Nasa, ESA, CSA and STScI
Todos os olhos no Webb
Projetado para mostrar a largura e a
profundidade da visão cósmica do Webb (ao mesmo tempo que para servir
como uma vista arrebatadora), as primeiras imagens realmente não
desapontaram. Entre elas estão vistas sem precedentes da Nebulosa Carina
— um berço estelar agitado a quase 7.600 anos-luz da Terra, que é
iluminado por enormes estrelas brilhantes e com vida curta — como também
uma captura da Nebulosa do Anel do Sul, um sol moribundo a mais de 2
mil anos luz de distância expelindo sua camada superficial rica em
elementos na forma de camadas de gás brilhante.
O ciclo de criação e destruição
celestial continua em outras imagens a mais de 290 milhões de anos-luz
de distância, que capturam o Quinteto de Stephan de galáxias em
interação. Elas estão brilhando em um intenso período de formação
estelar dentro das ondas de choque intergalácticas conforme o quinteto
lentamente se une em apenas uma galáxia gigantesca.
As
galáxias em interação do Quinteto de Stephan capturadas pelo Webb a
aproximadamente 290 milhões de anos-luz da Terra. Cobrindo um quinto do
diâmetro da Lua, esse mosaico foi construído a partir de quase mil
imagens separadas, e revela detalhes nunca antes vistos desse grupo de
galáxias. Crédito: Nasa, ESA, CSA and STScI
Mas o âmbito completo da audácia
científica do Webb é melhor revelado através de duas outras imagens —
uma impactante e a outra sutil.
A sutil é um espectro —
essencialmente apenas uma série tortuosa de picos e vales registrando
como diversos comprimentos de onda de luz brilham através da camada
superior da atmosfera de WASP-96b, um exoplaneta chamuscado com metade
da massa de Júpiter que gira ao redor de uma estrela a mais de mil
anos-luz de distância uma vez a cada 3,4 dias. Esse espectro quase nem
são imagens, mas podem revelar a composição total de um objeto, afirma
Knicole Coln, a vice-cientista de projeto para ciência de exoplanetas no
Centro de Voos Espaciais Goddard, da Nasa. “Webb fornecerá o primeiro
espectro de resolução relativamente alta da atmosfera de exoplanetas,
começando um novo capítulo na era de caracterização de exoplanetas”,
adiciona ela.
A
imagem feita pelo Webb do aglomerado de galáxias SMACS 0723 revela
milhares de galáxias, entre elas as mais distantes e com menor brilho já
vistas em infravermelho. Essa imagem cobre um trecho do céu equivalente
ao tamanho de um grão de areia sendo segurado com os braços esticados.
Crédito: Nasa, ESA, CSA and STScI
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Um total de 70% do primeiro ano de
observações do observatório está reservado para observações que envolvem
capturar o espectro de algum tipo de alvo, de acordo com Klaus
Pontoppidan, o cientista de projeto do Webb no Instituto de Ciência do
Telescópio Espacial.
A maioria dessas medições irá
rastrear a evolução química de galáxias ao longo do tempo e dentro de
estrelas e discos formadores de planetas espalhados pela Via Láctea. Mas
uma parte delas irá, ao invés disso, registrar o espectro de uma série
de mundos de tamanho pequeno e temperatura amena distribuídos ao redor
de estrelas próximas para detectar a presença de gás carbônico
atmosférico, vapor de água, metano e outros compostos associados com
habitabilidade e vida. Mesmo que seja improvável, um desses espectros
poderia prover a primeira evidência convincente de que não estamos
sozinhos no cosmos.
O
espectro do exoplaneta WASP-96b produzido pelo Webb, sobreposto a uma
ilustração artística. O espectro revela a presença de vapor de água,
assim como nuvens e névoa na atmosfera desse mundo gigante gasoso, que
existe em uma órbita de 3,4 dias ao redor de uma estrela a cerca de mil
anos-luz da Terra. Crédito: Nasa, ESA, CSA and STScI
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Telescópio Espacial James Webb faz suas primeiras imagens
A mais impressionante das imagens do
primeiro conjunto tem pouco a ver com a busca por vida extraterrestre,
mas ainda é tão espectacular que ela convenceu a Casa Branca a mudar
seus planos de última hora, permitindo que o presidente Biden participe
da glória do observatório ao apresentá-la para o mundo um dia antes do
que a Nasa havia originalmente planejado.
Capturada pela NIRCam, essa imagem é
uma observação de campo profundo da SMACS 0723, uma região tumultuada do
cosmos cheia de galáxias, como joias em um veludo escuro. A maioria
dessas joias galácticas estão a mais de 4,5 bilhões de anos-luz de
distância, mas elas são uma distração de primeiro plano para o tesouro
real, que pode ser encontrado nas formas fracas e distorcidas pairando
além da escuridão. Toda a imagem lotada de galáxias corresponde a um
trecho do céu noturno do tamanho de, aproximadamente, um grão de areia
na ponta de um braço estendido. (Veja aqui uma versão de alta resolução, para dar zoom.)
Contemplando a alvorada cósmica
O conjunto total das galáxias
aglomeradas da SMACS 0723 é tão grande que distorce o espaço ao seu
redor, formando “lentes gravitacionais” semelhantes a um bolha, através
da qual a luz mais fraca de galáxias muito mais distantes — talvez
alguns dos primeiros objetos luminosos do cosmos — é distorcida e
ampliada à vista. Essas imagens fazem do Webb menos um telescópio e mais
uma máquina do tempo, porque ele coleta luz de éons atrás, liberada
para o espaço apenas alguns momentos (na escala da vida do Universo)
depois do Big Bang, durante a chamada “alvorada cósmica”, quando
acredita-se terem se formado as primeiras estrelas e galáxias.
O Telescópio Espacial Hubble e outros
instrumentos predecessores já capturaram imagens semelhantes, mas não
possuíam a sensibilidade necessária para detectar essas galáxias mais
distantes, as quais o Webb consegue ver aos montes. Esses objetos
aparecem não apenas com pouco brilho e tamanho reduzido no céu, mas
também ficam tão distantes no passado que a subsequente expansão do
Universo alongou os comprimentos de onda da luz que emitem, puxando-os
para o infravermelho (“redshift”). Eles são a questão elusiva que o Webb
foi projetado para responder desde de o surgimento do projeto em um
obscuro relatório técnico de 1996, que se referia a ele, após o Hubble,
com o simples nome de Telescópio Espacial da Próxima Geração.
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Telescópio James Webb chega ao seu destino final longe da Terra
Como está o Telescópio Espacial James Webb duas semanas após seu lançamento?
Para saber o quão distante no passado
chegaram as observações de campo profundo do SMACS 0723, afirma Rieke,
serão necessárias observações adicionais para medir os redshifts para
cada galáxia alterada pela lente gravitacional. Mas o que é certo é que
essa é a imagem infravermelha mais profunda e mais clara já feita do
Universo — um fato que está claro para os que ajudaram a criá-la.
Fazendo uma referência enigmática a
imagem em uma coletiva de imprensa semanas antes da sua divulgação,
Thomas Zurbuchen, administrador associado do Diretório de Missões
Científicas da NASA, afirmou que ver as primeiras capturas do Webb quase
o fez chorar.
A tarefa de baixar e então distribuir
os dados brutos do Webb à equipe de 30 pessoas que preparou suas
imagens inaugurais recaiu sobre Pontoppidan, que foi o primeiro a ver a
observação de campo profundo do SMACS 0723. Por um breve momento, no
escritório de sua casa, ele fitou mais longe nas profundidades luminosas
do Universo do que qualquer outro terráqueo. “Provavelmente, eu passei
duas horas apenas encarando a imagem”, relembra, “sentado no meu porão,
na frente da tela do meu computador e me sentindo muito só neste
mundo.”
A imagem produziu uma sensação
semelhante quando o resto da equipe a viu durante um encontro
presencial. “Foi comovente”, afirma Pontoppidan. “Todas as pessoas
naquela sala ficaram quietas por um bom tempo.”
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Telescópio Espacial James Webb é lançado
Para ver essa imagem — e ficar, mesmo
que por um momento, perdido nas profundidades indescritíveis repletas
de galáxias — significa apreciar até onde chegamos. O Webb é tão
tecnicamente intimidador que, nas palavras de Keith Parrish, gerente do
observatório no Centro Goddard, ele “não queria existir”. Ainda assim
ele foi bem-sucedido, sobrevivendo a numerosas experiências de
quase-morte no seu caminho de décadas até a plataforma de lançamento e
então, desafiando as probabilidades, passou por uma série de
implantações decisivas para além da Terra.
Ver sua primeira observação dedicada a
um campo profundo revela uma jornada ainda mais épica, tingida com o
que pode ser chamado de divino: ao ter um vislumbre dessas galáxias
recém-nascidas incandescendo com a luz das primeiras estrelas, vemos
nossos ancestrais cósmicos mais antigos emergindo do vácuo, adquirindo
forma e esperando tudo o que está por vir — a Via Láctea, o Sol, a Terra
e nós — latentes em sua majestade anciã.
Talvez se encaixando com isso, quando
mais sabemos sobre as origens do Webb — e quanto mais ele revela sobre a
nossa origem — mais milagrosa parece ser a sua e a nossa existência.
Para aqueles capazes de captar isso, o grande peso desse conhecimento
nos imobiliza dentro de um espaço de contemplação para além das
palavras, fazendo o coração estremecer da mesma forma que qualquer
sermão ou hino.
“A astronomia possui uma capacidade
inerente de nos fazer pensar maior — para pensar para além de nós mesmos
e considerar nosso lugar no Universo”, afirma Amber Straughn,
vice-cientista de projeto no Centro Goddard. “Exploração e descobrimento
tocam em algo importante dentro de todos nós — são partes cruciais do
que nos faz humanos. Esse telescópio mudará como entendemos o Universo
de maneiras que nunca antes sonhamos.”
O que vem por aí para o Webb
O sucesso do observatório, proclama
Pontoppidan com capricho, se opõe às avaliações muito comuns e sempre
pessimistas de que nosso presente momento na Terra seria a pior linha do
tempo em algum multiverso fictício. “O lançamento e comissionamento
inicial do Webb pode ser visto, até o momento, como dividido entre dois
mundos radicalmente diferentes”, diz ele. “Há um mundo onde colocamos
US$ 10 bilhões neste complicado observatório de origami, e ele
simplesmente colapsou em um enorme fiasco. E também há o mundo que
estamos vivendo, onde ele funcionou! Para onde quer que formos a partir
daqui, com o Webb — e com a astronomia em geral —, será a um lugar muito
diferente.”
E como quase todos os astrônomos o
lembrarão com entusiasmo, a missão transformadora do telescópio apenas
começou. “É uma coisa prever seu poder de observação, mas é algo
completamente diferente ver o que o Webb pode produzir quase sem se
esforçar”, afirma Coln. “Essas primeiras imagens são apenas a ponta do
iceberg das capacidade do Webb.”
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A imagem mais profunda do Universo
produzida pelo Hubble, aponta Pontoppidan, levou 14 dias de observação
do mesmo ponto no céu. A imagem recordista de campo profundo do Webb —
junto de todas as outras reveladas hoje — emergiram coletivamente de um
total de apenas cinco dias de observações. “Sabe, nem estávamos tentando
destacar um objeto ou criar a imagem mais profunda para sempre”, afirma
ele. “O que quer que tenhamos feito, outros cientistas usando o Webb
poderão fazer ainda melhor — e mais rápido.”
Esse ritmo estonteante, afirma Jane
Rigby, cientista de projetos de operação do telescópio no Centro
Goddard, faz do Webb “um carro esportivo Bugatti entre um mundo de
cavalos e carroças”.
“É como a diferença entre viajar
entre três e 300 quilômetros por hora”, diz ela. “E agora estamos indo
colocá-lo na pista de corrida. Então, o quão profundo e o quão longe
poderemos ir quando soltarmos os freios a afundarmos o acelerados? Eu
estou tão animada como qualquer outro em relação a essas cinco imagens,
mas meu coração está com as milhares e milhares de horas de projetos
científicos revisados por pares e selecionados de forma competitiva que
estamos começando a realizar durante o primeiro ano de observações do
Webb.”
Lee Billings
Lee Billings é um editor sênior de espaço e física da Scientific American.
Publicado originalmente no site da Scientific American dos EUA em 12/07/2022; aqui em 13/07/2022.
