O telescópio espacial James Webb transformou a forma como vemos o espaço

Quartos aniversários nem sempre são motivos de comemoração. Mas no caso do Telescópio Espacial James Webb (JWST), lançado em 25 de dezembro de 2021, este aniversário marca uma transição importante.

Até agora, o JWST estava em modo de descoberta. Uma geração em formação a um custo de US$ 9,7 bilhõesé o telescópio mais poderoso da história, capaz de observar distâncias e níveis de detalhe sem precedentes.

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Mas, como acontece com qualquer novo instrumento científico importante, os astrónomos precisavam de ver o JWST em ação antes de poderem responder à questão fundamental que impulsionará a investigação nas próximas décadas: Quanto do nosso Universo podemos ver?

O JWST baseia-se no progresso que o Telescópio Espacial Hubble fez desde o seu lançamento, em 1990. O Hubble observa principalmente o espaço através da região visível do espectro de luz – a parte que os nossos olhos evoluíram para ver. O JWST, no entanto, vê principalmente no infravermelho, o que lhe permite penetrar na poeira cósmica, observar objetos mais frios e perscrutar o universo primitivo.

Como a velocidade da luz é finita, observar objetos a distâncias cada vez maiores significa ver cada vez mais longe no passado. E como a expansão do Universo – a expansão do próprio espaço – estendeu a luz visível dos objetos mais distantes para o infravermelho, o JWST pode procurar as primeiras fontes de luz, cerca de 100 milhões de anos após o Big Bang.

Quatro fronteiras

Edwin Hubble, astrônomo americano e homônimo do Telescópio Espacial Hubble, escreveu em 1936 que “A história da astronomia é uma história de horizontes recuados”. A NASA, com a ajuda da Agência Espacial Europeia e da Agência Espacial Canadense, identificou quatro desses horizontes, fronteiras que eles projetaram para o JWST cruzar.

A primeira é a fronteira que Galileu atravessou no início do século XVII, quando apontou um tubo de perspectiva primitivo (o que chamaríamos de telescópio) para o céu noturno e preencheu a antiga e anteriormente intransponível lacuna entre o terrestre e o celeste. Ao descobrir provas de que a Terra orbita o Sol, e não o contrário, Galileu reformulou implicitamente a Terra como simplesmente mais um membro de um sistema de planetas.

Agora, graças ao JWST, a profunda história do sistema solar está entrando em foco. Ao estudar a química da superfície de dezenas de objetos gelados muito além de Netuno, o planeta mais distante, os pesquisadores do JWST podem traçar o surgimento e a evolução do sistema solar como um todo. Entretanto, a descoberta de água entre asteróides – uma cintura de “detritos” entre as órbitas de Júpiter e Marte – levanta a possibilidade de os cometas não terem sido os únicos objectos a semear a atmosfera primordial da Terra com os ingredientes para a vida.

Mas o nosso Sol é apenas uma estrela. Além do horizonte do sistema solar, encontram-se centenas de milhares de milhões de outras estrelas na nossa galáxia, a Via Láctea, muitas delas albergando sistemas planetários. Os astrónomos estão a utilizar o JWST para recolher amostras de sistemas em vários estágios de desenvolvimento – desde “protoestrelas” primitivas que estão inicialmente a reunir o gás e a poeira que acabarão por se aglutinar num disco de objetos em órbita, até sistemas planetários totalmente maduros como o nosso. Ou diferente o nosso.

O JWST descobriu, num sistema planetário após outro, um tipo de planeta que é estranho ao nosso próprio sistema. Nosso O sistema tem sido historicamente dividido em duas categorias: gigantes gasosos (Júpiter, Saturno, Urano, Netuno) e rochas diminutas (Mercúrio, Vênus, Terra, Marte). Mas graças ao JWST, sabemos agora que outros sistemas planetários incluem variantes que os astrónomos chamam de mini-Netuno (gás que rodeia um núcleo rochoso) ou de super-Terra (talvez um antigo mini-Netuno que abandonou a sua atmosfera).

Mas a nossa Via Láctea é apenas uma galáxia. Além desse horizonte – como o próprio astrônomo Hubble descobriu na década de 1920 – existem outras galáxias. Tal como acontece com os sistemas planetários da Via Láctea, os astrónomos também estão a usar o JWST para recolher amostras de galáxias em todo o Universo que estão em vários estágios de desenvolvimento, desde nuvens de gás, a colisões de nuvens de gás, ao nascimento de estrelas, à morte de estrelas. Algumas dessas mortes – estrelas em explosão ou supernovas – podem ajudar a explicar um problema que tem intrigado os astrónomos há meio século: o Universo parece conter mais poeira do que os astrónomos conseguem explicar, mas essa poeira tem de vir de algum lugar. Essa fonte poderia ser supernovas? Estudos preliminares têm sido promissores.

As próprias supernovas oferecem outra pista para a evolução do universo. Os cientistas sabem desde a década de 1950 que sucessivas gerações de supernovas, devido às forças termonucleares que destroem e reorganizam os blocos básicos de construção da matéria, criam elementos cada vez mais pesados. Desde o seu início, o objetivo final do JWST tem sido encontrar as primeiras galáxias “imaculadas”, livres de todos os elementos, exceto hidrogênio e hélio. Para o fazer, o JWST teria de ultrapassar o horizonte que o próprio Telescópio Espacial Hubble, de luz visível, não conseguiu cruzar: um corte cerca de mil milhões de anos após o Big Bang.

Até agora, o JWST conseguiu observar galáxias, supernovas e buracos negros já 300 milhões de anos após o Big Bang. Embora possa parecer um longo período de tempo, é apenas um pontinho num universo com 13,7 bilhões de anos.

E os pesquisadores do JWST estão apenas começando. Eles esperam que o projeto JWST dure até a década de 2040. São muito mais aniversários. Devemos esperar que todos sejam tão merecedores de celebração quanto este.